Brevet FR2863317A1 — publié le 20050610

Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne La présente invention concerne un dispositif d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'injection à rampe commune, aussi appelé "common rail". Ce type de dispositif équipe principalement les moteurs à allumage par compression. D'une manière générale, un injecteur "common rail" comprend essentiellement une conduite principale d'admission de carburant dont une extrémité amont est alimentée par une réserve de carburant sous pression et dont l'extrémité avant forme un orifice de pulvérisation ou nez d'injection. Le nez d'injection comprend une pluralité de trous assurant la pulvérisation du carburant dans la chambre de combustion. Ces trous sont obturés par une valve en forme d'aiguille. Lors de la mise en action de l'injecteur, l'aiguille est commandée en position d'ouverture pour assurer la pulvérisation du carburant. Afin d'augmenter [es performances du système d'injection "common rail" la pression du carburant est augmentée pour d'une part favoriser la pulvérisation du carburant et d'autre part assurer une bonne pénétration des jets de carburant dans la chambre de combustion. Cependant, l'écart important entre la pression d'injection du carburant, de l'ordre de 1000 bars et la pression régnant dans la chambre de combustion, de l'ordre de quelques dizaines bars crée un phénomène de cavitation dans le nez d'injection de l'injecteur. Au cours d'une injection, ce phénomène de cavitation peut se propager d'un trou d'injection à l'autre de manière chaotique sous une forme appelé "string cavitation". Cette propagation non contrôlée du phénomène de cavitation perturbe l'injection et la qualité de pulvérisation du carburant dans la chambre de combustion et réduit donc les performances de l'injecteur. De plus, le phénomène de cavitation perturbe l'équirépartition des jets de carburant entre les trous ce qui dégrade la qualité de la combustion. il existe des solutions pour réduire les phénomènes de cavitation. Le document JP11324868 enseigne un injecteur dont les trous d'injection ont une direction sensiblement tangentielle par rapport au siège de l'aiguille. Cependant, cette solution ne peut être appliquée que dans le cas où l'épaisseur du nez d'injection est suffisante. De plus, cette géométrie induit une perte de charge importante réduisant les performances de l'injecteur. La présente invention a pour but de palier les inconvénients de l'art antérieur avec une géométrie simple à mettre en ceuvre pour tout type d'injecteur. Ce but est atteint par un dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne comportant un corps globalement cylindrique d'axe vertical, comportant une conduite principale d'admission du carburant se terminant à l'extrémité aval du dispositif par un nez d'injection comportant une pluralité de trous d'injection permettant la pulvérisation du carburant dans une chambre de combustion du moteur, et caractérisé en ce que la surface interne de la conduite principale comprend au moins un obstacle en saillie entre au moins deux entrées de trou d'injection, la forme et les dimensions de chaque obstacle étant choisies pour empêcher la formation de phénomènee de cavitation entre les trous d'injection. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description ci-après faite en référence 25 aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un nez d'injecteur dit à buses mini-sac ou micro sac selon l'invention. la figure 2A représente une vue en coupe longitudinale d'un nez d'injecteur dit VCO ( Valve covered orifice) selon l'invention. La figure 2B représente une vue de détails selon la coupe AA de la figure 2A la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale d'un nez d'injecteur de l'art antérieur. Un dispositif d'injection 2 de carburant ou injecteur, comporte de manière générale un corps globalement cylindrique d'axe vertical. Une conduite 7 principale d'admission du carburant, globalement parallèle à l'axe vertical, est formée à l'intérieur du corps de l'injecteur 2. Une extrémité amont de la conduite principale d'admission est reliée par une conduite haute pression, à une réserve de carburant sous pression formée de manière générale par un rail ou un accumulateur de carburant formant la rampe d'injection. Cette rampe d'injection est elle-même alimentée par une pompe haute pression. L'extrémité aval de la conduite principale d'admission de l'injecteur se termine dans le nez 10, 100 de l'injecteur ou buse, par au moins un orifice ou trou 3 d'injection. Une aiguille 1 d'axe vertical est montée coulissante dans un tronçon de l'extrémité aval de la conduite 7 principale d'admission de carburant. L'aiguille 1 comporte une extrémité inférieure conique et de forme complémentaire à un siège 6 réalisé dans la conduite 7 principale d'admission. En coopérant avec le siège 6, l'extrémité de l'aiguille obture le passage de carburant vers les trous 3 d'injection. Les déplacements de l'aiguille 1 sont commandés par des moyens de commandes (non représentés) entre une position d'obturation des trous 3 d'injection et une position de libération. Des moyens connus de commande des déplacements de l'aiguille 1 sont par exemple décrits dans le document FR2833654. En référence à la figure 3, le phénomène de cavitation va à présent être rappelé. Comme indiqué dans le préambule, lors d'une injection, la différence de pression entre le carburant et la pression régnant dans la chambre de combustion peut créer un phénomène de cavitation à l'intérieur de la conduite principale d'admission au niveau du nez d'injection. Le phénomène de cavitation C apparaît entre deux entrées de trou 3 d'injection selon une direction sensiblement rectiligne. Comme indiqué précédemment, le phénomène de cavitation peut se propager d'un trou 3 à l'autre et perturber l'injection et la pulvérisation du carburant. L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1 et 2A et 2B. L'invention consiste à former au moins un obstacle 4 faisant saillie dans la conduite 7 principale d'admission entre au moins deux entrées de trou 3 d'injection de façon à empêcher la formation du phénomène de cavitation. La forme et les dimensions des obstacles sont choisies pour empêcher l'apparition du phénomène de cavitation. Un obstacle peut comprendre, par exemple, une paroi 4 faisant saillie de la conduite 7 principale d'admission. Chaque paroi 4 est orientée longitudinalement sensiblement selon l'axe de l'injecteur 2. La figure 1 représente un dispositif d'injection dont le nez est dit à buse mini ou micro-sac. Ce type de buse 100 d'injecteur se caractérise par la présence d'un espace 11 formant réservoir en aval du siège 6 de l'aiguille 1 dans le sens d'écoulement du carburant. Selon cette géométrie, les parois 4 sont positionnées dans la conduite 7 principale d'admission au niveau du réservoir 11. Chaque paroi 4 s'étend du fond du réservoir il jusqu'en aval du siège 6 de l'aiguille 1. Afin d'éviter le phénomène de cavitation dans l'ensemble du nez 100 de l'injecteur, des parois 4 sont mises en place entre tous les trous 3 d'injection de la buse. Selon une variante de réalisation, une paroi 4 est placée, par exemple sensiblement à mi-distance, entre deux trous 3 consécutifs et ceci pour l'ensemble des trous 3 de l'injecteur 2. 2863317 5 La largeur des parois 4 est, par exemple, au mains supérieure à la distance entre la droite joignant le centre de deux trous 3 consécutifs et la surface interne de la conduite 7 principale d'admission d, fig. 3. Les parois 4 peuvent être jointives au niveau du centre du réservoir 11. La forme générale de chaque paroi 4 est choisie pour empêcher la formation du phénomène de cavitation. Selon les variantes de réalisation présentées aux figures, les parois 4 sont étroites et sensiblement parallélélipédiques. Les figures 2A et 2B représentent un injecteur dont le nez 10 est dit à buses VCO. Ce type de buse d'injecteur se caractérise par le fait que les trous 3 d'injection sont formés en aval du siège 6 et en regard de l'aiguille 1. Ainsi, en position de fermeture, l'aiguille 1 ferme tous les trous 3 d'injection. Selon cette géométrie, les parois 4 sont positionnées dans la conduite 7 principale d'admission au niveau du siège 6 de l'aiguille 1. Selon cette variante de réalisation, les parois 4 ne s'entendent pas sur toute la hauteur du siège 6 de l'aiguille 1 afin d'assurer l'étanchéité en position de fermeture. Ainsi, une hauteur de siège 6, suffisante pour assurer l'étanchéité et située dans la partie amont du siège 6, ne comprend pas de parois 4. En vis-à-vis de chaque paroi 4, l'aiguille 1 comprend une rainure 5 de forme complémentaire à la paroi 4. Une surface de l'aiguille 1 est conservée au-dessus des rainures 5 pour assurer l'étanchéité avec le siège 6 de l'aiguille 1. Le dispositif d'injection 2 peut comprendre des moyens (non représentés) bloquant l'aiguille 1 en rotation de sorte que lors de la 25 descente de l'aiguille en position de fermeture chaque paroi 4 s'engage dans la rainure 5 correspondante. La forme, le nombre et la position des parois 4 est sensiblement la même que pour l'injecteur à buses 100 mini-sac, hormis le fait que pour l'injecteur à buse VCO les parois ne peuvent pas être jointives. 2863317 6 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple. 2863317 7 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection (2) de carburant sous pression pour moteur à combustion interne comportant un corps globalement cylindrique d'axe vertical, comportant une conduite principale (7) d'admission du carburant se terminant à l'extrémité aval du dispositif par un nez (10) d'injection comportant une pluralité de trous (3) d'injection permettant la pulvérisation du carburant dans une chambre de combustion du moteur, caractérisé en ce que la surface interne de la conduite (7) principale d'admission comprend au moins un obstacle (4) en saillie entre au moins deux entrées de trous (3) d'injection, la forme et les dimensions de chaque obstacle (4) étant choisies pour empêcher la formation de phénomènes de cavitation (C) dans le nez d'injection (10). 2. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque obstacle (7) comprend une paroi s'entendant longitudinalement selon l'axe du dispositif. 3. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque 20 paroi (4) est étroite et sensiblement parallélépipédique. 4. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la largeur de chaque paroi (4) est au moins supérieure à la distance entre la droite joignant le centre de deux trous (3) consécutifs et la surface interne de la conduite (7) principale d'admission (d). 5. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lorsque le dispositif d'injection comprend un nez (100) d'injection dit à mini ou micro-sac, les parois (4) s'étendent entre le fond du nez (100) de l'injecteur et l'aval du siège (6) d'une aiguille (1) coulissant dans la conduite 2863317 8 (7) principale d'admission et assurant, l'ouverture et la fermeture du dispositif (2) d'injection. 6. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les parois (4) sont jointives au niveau de l'axe central du nez (100) d'injection. 7. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lorsque le dispositif d'injection comprend un nez (10) d'injection dit VCO, les parois (4) sont situées au niveau du siège (6) d'une aiguille (1) coulissant dans la conduite (7) principale d'admission et assurant l'ouverture et la fermeture du dispositif (2) d'injection. 8. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications 7, caractérisé en ce que l'aiguille comprend, en vis-à-vis de chaque paroi (4), une rainure (5) de forme complémentaire à la paroi (4). 9. Dispositif d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour tous les trous (3) d'injection, un obstacle (4) est placé, sensiblement à mi-distance, entre deux trous (3) consécutifs.