Brevet FR2862719A1 — publié le 20050527

et la tangente à la surface du corps ou organe formant siège de soupape d'au moins deux orifices d'éjection est différent alors que l'angle entre l'axe d'un orifice d'éjection et l'axe longitudinal de l'organe formant siège de soupape est sensiblement le même pour tous les orifices d'éjection. Avantageusement, les orifices d'éjection sont répartis sur un cercle à orifices dans le corps formant siège de soupape, et la disposition des orifices d'éjection crée un écoulement turbulent dans les orifices d'éjection. Si les angles des axes par rapport à la tangente à la surface t o de l'organe formant siège de soupape pour deux orifices d'éjection opposés sont égaux par paires, de préférence en outre l'angle de quatre orifices d'éjection augmente en direction de la bougie d'allumage. La disposition des orifices d'éjection et leur nombre sont avantageusement quelconques. Il est en outre avantageux de pouvoir utiliser n'importe quelle forme de section pour les orifices d'éjection, en particulier une forme conique ou cylindrique ou des combinaisons de ces formes, avec des arêtes d'entrée. Si par exemple les orifices d'éjection ont une section étagée, les orifices d'éjection se composent d'au moins deux segments cylindriques et/ou segments coniques avec une arête entre les segments. Ainsi en combinant au moins deux segments coniques ou cylindriques on forme une arête dans les orifices d'éjection qui induit un écoulement turbulent. De façon avantageuse, on peut également prévoir une arête au niveau du débouché des orifices d'éjection dans la chambre de combustion. En outre le corps formant siège de soupape est de forme conique. Dessins La présente invention sera décrite à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure lA est une coupe schématique d'un premier exemple de réali- sation de l'ensemble d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 1B est une coupe schématique de la partie 1B de l'exemple de réalisation de l'injecteur de carburant de la figure 1, au niveau de la zone d'éjection, - la figure 2 est une coupe schématique d'un exemple de réalisation d'un injecteur de carburant correspondant à l'état de la technique, selon une représentation analogue à celle de la figure 1B, - la figure 3 est une coupe schématique d'un exemple de réalisation d'un injecteur selon l'invention par un plan de coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'injecteur, - les figures 4A-4B sont des vues schématiques de sections possibles > d'orifices d'éjection, - les figures 5A-5C sont des vues schématiques d'autres sections possibles d'orifices d'éjection. Description de modes de réalisation de l'invention La figure lA montre une vue en coupe d'un exemple de réa- t0 lisation d'un injecteur de carburant 1 selon l'invention. L'injecteur 1 est destiné à des installations d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne à compression de mélange et allumage commandé. L'injecteur 1 convient pour l'injection directe de carburant dans une chambre de combustion 38, non détaillée. L'injecteur 1 se compose d'un corps de buse 2 recevant une aiguille d'injecteur 3. L'aiguille d'injecteur 3 coopère avec un organe d'obturation de soupape 4 qui lui-même coopère avec une surface formant siège de soupape 6 d'un organe formant siège de soupape 5 pour réaliser un siège d'étanchéité. L'injecteur 1 de cet exemple de réalisation est un injecteur s'ouvrant vers l'intérieur et ayant au moins deux orifices d'éjection 7. Le corps de buse 2 est séparé de manière étanche par un joint 8 par rapport au pôle extérieur 9 d'une bobine électromagnétique 10. La bobine électromagnétique 10 est encapsulée dans un boîtier de bobine 11 et est enroulée sur un support de bobine 12 appliqué contre le pôle intérieur 13 de la bobine électromagnétique 10. Le pôle intérieur 13 et le pôle extérieur 9 sont séparés par un intervalle 26 et s'appuient sur une pièce de liaison 29. La bobine électromagnétique 10 est alimentée en courant électrique d'excitation par un conducteur 19 partant d'une broche de ?o contact électrique 17. La broche de contact 17 est entourée d'une enveloppe de matière plastique 18 qui peut être injectée sur le pôle intérieur 13. L'aiguille d'injecteur 3 est guidée dans un guidage d'aiguille 14 en forme de disque. Pour régler la course on utilise un disque de ré- glage 15, appairé. L'induit 20 se trouve de l'autre côté du disque de ré- glage 15. Cet induit est relié par une première bride 21 par une liaison de force à l'aiguille 3 elle-même reliée par un cordon de soudure 22 à la pre- mière bride 21. Un ressort de rappel 23 s'appuie sur la première bride 21. Dans le présent mode de réalisation de l'injecteur 1, le ressort est mis en précontrainte par un manchon 24. Du côté de la sortie de l'induit 20 il y a une seconde bride 34 servant de butée inférieure pour l'induit. Cette bride est reliée par un cordon de soudure 35 par une liaison de force à l'aiguille 3. Une bague intermédiaire élastique 33 est interposée entre l'induit 20 et la seconde bride 31 pour amortir les rebondissements lors de la fermeture de l'injecteur 1. Des canaux de carburant 30, 31, 32 traversent le guidage I o d'aiguille 14, l'induit 20 et l'anneau de guidage 36 du corps formant siège de soupape 5. Le carburant arrive par une alimentation centrale de carburant 16 pour être filtré par un élément de filtre 25. L'injecteur 1 est séparé de manière étanche par un joint 28 par rapport à une conduite de distribution non détaillée et par un autre joint 37 par rapport à la culasse non représentée du moteur à combustion interne. Lorsque l'injecteur de carburant est au. repos, la première bride 21 de l'aiguille 3 est sollicitée par le ressort de rappel 23 dans la direction opposée à sa direction de soulèvement de sorte que l'organe d'obturation de soupape 4 est maintenu de manière étanche contre le siège de soupape 6. L'induit 20 s'applique contre la bague intermédiaire 33 qui s'appuie contre la seconde bride 34. Lorsque la bobine électromagnétique 10 est excitée, elle développe un champ magnétique déplaçant l'induit 20 contre la force développée par le ressort 23 dans le sens du soulèvement. L'induit 20 entraîne la première bride 21 soudée à l'aiguille d'injecteur 3, ce qui soulève l'aiguille 3. L'organe d'obturation de soupape 4 qui coopère avec l'aiguille d'injecteur 3 se soulève de la surface formant siège de soupape 4 et permet l'éjection de carburant par les orifices d'éjection 7. Lorsque le courant alimentant la bobine est coupé, l'induit 3o 20 retombe une fois que le champ magnétique a suffisamment diminué, sous l'effet de la poussée exercée par le ressort de rappel 23 sur la première bride 21 du pôle intérieur 13; l'aiguille 3 se déplace ainsi dans le sens opposé au soulèvement. L'organe d'obturation de soupape 4 s'appuie contre la surface formant siège de sou:pape 6 et l'injecteur 1 se ferme. L'induit 20 s'appuie contre la butée formée par la seconde bride 34. Selon l'invention, les orifices d'éjection 7 de l'injecteur de carburant 1 sont disposés et formés pour éviter tout dépôt de résidus de combustion et de tout développement de coke sur les orifices d'éjection 7 ainsi que pour réduire les émissions de gaz d'échappement. Pour cela, les axes 43 des orifices déjection 7 sont orientés chaque fois différemment par rapport à la surface 44 de l'organe formant siège de soupape 5. La partie d'éjection de l'injecteur 1 est représentée de manière plus détaillée à la fi- Bure 1B. La figure 1B montre une vue de détail en coupe de la partie 1B de l'exemple de réalisation de la figure lA d'un injecteur de carburant 1 selon l'invention. Comme déjà indiqué à propos de la figure 1A, les orifices d'éjection 7 sont formés et disposés pour éviter dans une large mesure Io le dépôt de résidus de cokéfaction. La condition pour l'application des moyens de l'invention est celle d'une dynamique de fermeture très poussée de l'injecteur 1. Les orifices d', éjection 1 ont une section droite, conique, cylindrique ou étagée de manière quelconque sans arrondi d'entrée 41 comme l'injecteur de carburant 1 de l'état de la technique représentée à titre d'exemple à la figure 2. Les orifices d'éjection 7 de l'état de la technique ont une forme d'entonnoir sans présenter d'arête. Des orifices d'éjection 7 ainsi arrondis ne permettent aucun écoulement turbulent. Si l'écoulement est laminaire, il ne possède pas de ::o composantes transversales permettant (l'évacuer les dépôts. C'est pour-quoi les orifices d'éjection 7 selon l'invention ont une forme cylindrique, conique ou étagée, avec une arête d'entrée 42 vive, de façon que le carburant qui passe par les orifices d'éjection 7 circule suivant un écoulement turbulent. La mise en turbulence de l'écoulement mélangé passant dans les orifices d'éjection 7 réduit la cokéfaction des orifices d'éjection 7. Comme le diamètre des orifices d'éjection 7 est compris de manière caractéristique entre 80 et 300 m, on a un risque relativement élevé que les orifices d'éjection 7 se bouchent progressivement par cokéfaction et limitent ainsi trop fortement le débit. >o Une dynamique de fermeture, très élevée, réduit la durée de la phase finale de l'opération d'injection au cours de laquelle l'écoulement interne s'arrête dans les orifices d'éjection 7. Il en résulte que la combustion ne traverse pas les orifices d'éjection 7 et n'y laisse des résidus de combustion par défaut de turbulence. Un support de siège de soupape 5 de forme conique comme dans les exemples de réalisation est avantageux dans ces conditions. Les orifices déjection 7 peuvent être prévus en des endroits quelconques en aval de la surface formant siège de soupape 6. De manière préférentielle, les orifices d'éjection sont installés sur une circonférence ronde ou elliptique d'orifice, concentrique ou excentrique par rapport à l'axe longitudinal 40 du support de siège de soupape 5. L'orientation dans l'espace de chacun des axes 43 peut être différente comme cela est indi- qué par exemple à la figure 3. La figure 3 montre une coupe du support de siège de sou-pape 5 au niveau des orifices d'éjection 7 dans un plan de coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal 40 du corps formant siège de soupape 5. Huit orifices d'éjection 7 sont prévus à titre d'exemple. to La figure 3 montre les orifices d'éjection répartis sur deux moitiés 45 du corps formant siège de soupape 5, avec des directions tangentielles opposées; l'angle a entre l'axe 43 d'un orifice d'éjection 7, et la tangente 50 à la surface 44 du support formant siège de soupape 5 est différente pour chacun des orifices d'éjection 7 de la moitié 45 respective. La déviation par rapport à la direction radiale produit une intersection des orifices d'éjection 7 et crée ainsi une turbulence d'entrée très poussée de l'écoulement. Les orifices d'éjection 7 sont répartis de préférence dans un plan par rapport à l'axe longitudinal 40 du corps formant siège de sou- 2o pape 5, c'est-à-dire que les axes 43 des orifices d'éjection 7 font avec l'axe 40 du corps 5 formant siège de soupape un angle p sensiblement identique. Les orifices d'éjection 7, situés au voisinage immédiat de la bougie d'allumage 39 installée dans la chambre de combustion 38 du moteur à combustion interne font l'angle a le plus grand de ceux du support de siège de soupape 5. Ces orifices injectent ainsi dans la chambre de combustion un nuage de mélange entourant la bougie d'allumage 39. Les arêtes d'entrée 42 des orifices d'éjection 7 sont des arêtes vives correspondant à l'angle a, par rapport au support de siège de :;o soupape 5 et favorisent le développement d'un écoulement turbulent dans les orifices d'éjection 7 comme cela a déjà été indiqué ci-dessus. Ainsi, non seulement on réduit les dépôts de résidus de combustion mais on a également l'avantage de ne pas injecter directement sur la bougie d'allumage 39. Cela augmente la durée de vie d'allumage 39 et améliore la combus- tion. Les figures 4A, 4B, 5A-5C montrent des coupes avantageuses des orifices d'éjection 7 pour l'application des injecteurs de carburant selon l'invention. Les figures 4A, 4B montrent des orifices d'éjection 7 à section étagée; dans le cas de la figure 4 il s'agit d'un segment conique 47 et d'un segment cylindrique 46; dans le cas de la figure 4b il s'agit de deux segments coniques 47, combinés. Une arête d'entrée 42 respective ainsi qu'une autre arête 48 formée dans l'orifice d'éjection 7 donnent au carburant qui traverse l'orifice d'éjection 7 une composante de turbulence. Le volume mort est dans ces conditions réduit au minimum. Les figures 5A-5C montrent d'autres sections avantageuses pour les orifices d'éjection 7. Les formes de sections ainsi représentées ont to également une arête 48 réalisée dans l'orifice d'éjection 7, cette arête étant formée dans le cas des figures 5A, 5B par la combinaison de segments cylindriques 46. On a une très grande lattitude de choix pour positionner l'arête 48. Cette arête peut être prévue au milieu comme dans le cas de la figure 5A, ou encore comme dans le cas de la figure 5B, elle peut se trouver juste avant le débouché de l'orifice d'éjection 7 dans la chambre de combustion 38. La figure 5C montre un orifice d'éjection 7, cylindrique, se terminant au niveau du débouché de l'orifice 7 dans la chambre de combustion 38 par une arête 49 formant également une arête vive. Au niveau du débouché de l'orifice d'éjection 7, l'arrête 49 communique une turbulence au carburant à son entrée dans la chambre de combustion 38. Cette turbulence évite les dépôts qui pourraient se former à la surface 44 du support de siège d'injecteur 5. L'augmentation de la turbulence du jet de carburant injecté se traduit également par un étalement des différents jets. Grâce à l'étalement des jets les tolérances relatives à la position de l'étincelle d'allumage sont moins strictes. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et peut s'appliquer par exemple à n'importe quel orifice d'éjection 7 et pour n'importe quelle construction d'injecteur 1 à plusieurs trous s'ouvrant vers l'intérieur. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de carburant (1) pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion (38) d'un moteur à combustion interne comportant un actionneur commandé (10) pour entraîner un organe d'obturation de soupape (4) formant un siège d'étanchéité avec une surface de siège de soupape (6) réalisée sur un organe de siège de soupape (5), et au moins deux orifices d'éjection (7) réalisés dans le corps formant siège de soupape (5), caractérisé en ce que pour au moins deux orifices d'éjection (7), l'angle (a) compris entre l'axe (43) de l'orifice d'éjection (7) et une tangente (50) à la surface (44) du corps formant siège de soupape (5) est différent et pour tous les orifices d'éjection (7), l'angle ((3) compris entre l'axe (43) d'un orifice d'éjection (7) et l'axe longitudinal (40) du corps formant siège de 15 soupape (5) est sensiblement le meme. 2 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices d'éjection (7) sont répartis sur un cercle à orifices dans le corps 20 formant siège de soupape (5). 3 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la disposition des orifices d'éjection (7) crée un écoulement turbulent dans 25 les orifices d'éjection (7). 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles (a) des axes (43) par rapport à la tangente à la surface (44) de 30 l'organe formant siège de soupape pour deux orifices d'éjection (7) opposés sont égaux par paires. 5 ) Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle (a) de quatre orifices d'éjection (7) augmente en direction de la bougie d'allumage (39). 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices d'éjection (7) ont une section conique ou cylindrique avec des arêtes d'entrée (42). 7 ) Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices d'éjection (7) ont une section étagée. 8 ) Injecteur de carburant selon la revendication 7, I o caractérisé en ce que les orifices d'éjection (7) se composent d'au moins deux segments cylindriques (46) et/ou segments coniques (47). 9 ) Injecteur de carburant selon la revendication 8, 15 caractérisé par une arête (48) entre les segments (46, 47). 10 ) Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices d'éjection (7) ont une arête (49) au niveau du débouché des orifices d'éjection (7) dans la chambre de combustion (38). 11 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps formant siège de soupape (5) est de forme conique.