Brevet FR2872866A1 — publié le 20060113

"Dispositif d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile" L'invention concerne un dispositif d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un boîtier qui comporte une chambre interne, à l'intérieur de laquelle est agencée une partie d'un injecteur de carburant, qui est alimentée au moins en air, et io dont une extrémité, qui entoure avec jeu l'extrémité dudit injecteur débouche dans une chambre de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité de l'injecteur sous forme de fines gouttelettes. On connaît de nombreux exemples de dispositifs de ce 15 type, qui sont généralement connus sous le nom de systèmes d'injection dit "à manteau d'air". Ces systèmes d'injection permettent d'améliorer la pulvérisation du carburant issu de l'extrémité de l'injecteur. De l'air sous pression, fourni par la chambre du boîtier, est acheminé à proximité de l'extrémité de l'injecteur de manière à provoquer la pulvérisation du carburant sous formes de fines gouttelettes, ce qui permet de provoquer la brumisation du carburant et d'améliorer ainsi la combustion du carburant dans la chambre de combustion du moteur. Le document FR-2.704.601, par exemple, décrit et représente un tel dispositif, dans lequel de l'air mélangé à des vapeur de carburant issues d'un réservoir du véhicule, est acheminé à proximité de l'extrémité de l'injecteur du véhicule pour améliorer le mélange air/carburant qui alimente la chambre de combustion du moteur. Un problème majeur des moteurs de véhicules modernes, pour lesquels un haut niveau de dépollution est requis, réside dans le contrôle des émissions d'hydrocarbures imbrûlés lors des phases de démarrage à froid du moteur. Il existe en effet au cours de cette phase une période de temps de quelques secondes durant laquelle le catalyseur du véhicule n'est pas amorcé et n'est donc pas à même de filtrer les polluants résultant de la combustion du mélange carburé au sein du moteur. II est par ailleurs connu que la façon dont le carburant est pulvérisé dans la chambre de combustion a un effet important sur l'apparition des gaz imbrûlés. Pour de faibles températures dans la chambre de combustion, il est notamment nécessaire de pouvoir pulvériser le carburant à une vitesse élevée voisine de la vitesse du son de manière à provoquer une brumisation optimale du mélange carburé. Or, aucun des dispositifs d'injection connus à ce jour ne permet d'atteindre de vitesses de pulvérisation de cet ordre. L'invention remédie à cet inconvénient en proposant un dispositif d'injection permettant d'atteindre de vitesses de pulvérisation proches de la vitesse du son. Dans ce but, l'invention propose un dispositif d'injection du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'extrémité de la chambre est conformée en tuyère et en ce que la chambre est alimentée en air et en gaz d'échappement du véhicule selon des débits contrôlés de manière que la pression régnant à l'intérieur dans la chambre soit sensiblement constante et sensiblement supérieure à la pression en sortie de l'extrémité de la chambre, pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la chambre est alimentée en un mélange d'air et de gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier et qui débouche à l'intérieur de la chambre pour assurer une répartition uniforme de la pression à l'intérieur de la chambre, - le conduit unique d'admission de mélange est alimenté en air et en gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit d'air et d'un conduit de gaz d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier à l'entrée du conduit unique d'admission de mélange, - chaque conduit d'air ou de gaz d'échappement comporte une bague interne de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits, - l'extrémité de la chambre conformée en tuyère comporte: É un tronçon convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité du boîtier, lo É un tronçon divergent, qui est accolé au tronçon convergent, dont la conicité est tournée vers la chambre du boîtier, et dont l'angle d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont du tronçon divergent et l'extrémité du boîtier. - l'extrémité de l'injecteur est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent et divergent de l'extrémité de la chambre conformée en tuyère, - l'injecteur comporte un corps extérieur au boîtier et une buse cylindrique qui en constitue la partie reçue dans le boîtier, - la buse cylindrique est reçue dans un perçage du boîtier, et un joint torique d'étanchéité est interposé entre le perçage et la buse cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif d'injection selon l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence 30 identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté sur la figure unique l'ensemble d'un dispositif 10 d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile. De manière connue, le dispositif 10 comporte un boîtier 12 qui comporte une chambre interne 14 et dont l'extrémité 13 est destinée à affleurer dans une chambre de combustion (non représentée) d'un moteur thermique de véhicule automobile. A l'intérieur de cette chambre 14 est agencé une partie 16 d'un injecteur 18 de carburant. Par exemple, l'injecteur 18 comporte un corps 20 extérieur au boîtier et une buse 16 cylindrique qui constitue la partie de l'injecteur 18 qui est reçue dans le boîtier 12. A cet effet, la buse cylindrique 16 est reçue dans un perçage 22 du boîtier 12, et un joint torique 23 d'étanchéité est interposé entre le perçage 22 et la buse cylindrique 16. De manière connue, la chambre interne 14 est alimentée au moins en air, et une extrémité 24 de la chambre 14, qui entoure avec jeu l'extrémité 26 dudit injecteur 18 débouche dans la chambre (non représentée) de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité 26 de l'injecteur 18 sous forme de fines gouttelettes. Conformément à l'invention, l'extrémité 24 de la chambre 14 est conformée en tuyère et la chambre 14 est alimentée en air et en gaz d'échappement du véhicule selon des débits respectifs contrôlés de manière que la pression "PI" régnant à l'intérieur de la chambre 14 soit sensiblement constante et soit aussi sensiblement supérieure à la pression "P2" en sortie de l'extrémité 24 de la chambre 14, pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée. Plus particulièrement, la chambre 14 est alimentée en un mélange "A+G" d'air "A" et de gaz d'échappement "G", comme représenté par les flèches de la figure 1, par l'intermédiaire d'un conduit 28 unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier 12 et qui débouche à l'intérieur de la chambre 14 pour assurer une répartition uniforme de la pression "PI" à l'intérieur de la chambre 14. Pour alimenter ce conduit 28 en mélange "A+G" d'air et de gaz d'échappement, le conduit 28 unique d'admission de mélange est alimenté en air "A" et en gaz "G" d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit d'air 30 et d'un conduit 32 de gaz d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier 14 à l'entrée 34 du conduit 28 unique d'admission de mélange. Avantageusement, le conduit 30 d'air "A" et le conduit 32 de gaz "G" d'échappement comportent chacun une bague interne respective 36, 38 de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits 30, 32. De ce fait, le débit dans le conduit 28 unique d'admission se trouve lui aussi régulé. io Avantageusement, l'extrémité 24 de la chambre 14 comporte, pour réaliser sa conformation en tuyère: - un tronçon 40 convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité 13 du boîtier 12, - un tronçon divergent 42, qui est accolé au tronçon 40 convergent, dont la conicité est tournée vers la chambre 14 du boîtier, et dont l'angle "a" d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont 44 du tronçon divergent 42 et l'extrémité 13 du boîtier. L'extrémité 26 de l'injecteur 18 est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent 40 et divergent 42 de l'extrémité 24 de la chambre 14 conformée en tuyère, c'est à dire sensiblement à l'extrémité amont du tronçon divergent 42. De ce fait, dès le démarrage du moteur, le carburant issu de l'extrémité 26 de l'injecteur 20 est entraîné par un flux de gaz ayant une vitesse élevée. Cette vitesse élevée résulte de la différence de pression qui existe entre la chambre 14 et le divergent 42. En effet, dans la chambre 14, la pression "PI" et sensiblement voisine de la pression atmosphérique, alors que dans le divergent 42, du fait de la conformation en tuyère de l'extrémité 24 de la chambre 14, la pression "P2" est sensiblement inférieure à la pression atmosphérique. Il en résulte une vitesse d'écoulement des gaz proche de la vitesse du son. Il convient de remarquer que l'invention présente aussi l'avantage de réchauffer les gaz d'admission puisque ceux-ci comportent un mélange d'air et de gaz d'échappement naturellement chauds. L'invention améliore donc sensiblement les capacités de dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile lors de 5 son démarrage à froid. REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un boîtier (12) qui comporte une chambre interne (14), à l'intérieur de laquelle est agencée une partie (16) d'un injecteur (18) de carburant, qui est alimentée au moins en air (A), et dont une extrémité (24), qui entoure avec jeu l'extrémité (26) dudit injecteur (18) débouche dans une chambre de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité (26) de lo l'injecteur sous forme de fines gouttelettes, caractérisé en ce que l'extrémité (24) de la chambre est conformée en tuyère et en ce que la chambre (14) est alimentée en air (A) et en gaz (G) d'échappement du véhicule selon des débits contrôlés de manière que la pression (PI) régnant à l'intérieur dans la chambre (14) soit sensiblement constante et sensiblement supérieure à la pression (P2) en sortie de l'extrémité (24) de la chambre (14), pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée. 2. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre (14) est alimentée en un mélange (A+G) d'air (A) et de gaz (G) d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit (28) unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier (12) et qui débouche à l'intérieur de la chambre (14) pour assurer une répartition uniforme de la pression (PI) à l'intérieur de la chambre (14). 3. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit (28) unique d'admission de mélange est alimenté en air (A) et en gaz (G) d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit (30) d'air (A) et d'un conduit (32) de gaz (G) d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier (12) à l'entrée du conduit (28) unique d'admission de mélange. 4. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque conduit (30, 32) d'air (A) ou de gaz (G) d'échappement comporte une bague interne (36, 38) de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits (30, 32). 5. Dispositif (10) d'injection selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité (24) de la chambre conformée en tuyère comporte: - un tronçon (40) convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité (13) du boîtier (12), - un tronçon (42) divergent, qui est accolé au tronçon io convergent (40), dont la conicité est tournée vers la chambre (14) du boîtier (12), et dont l'angle (a) d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont (44) du tronçon divergent (42) et l'extrémité (13) du boîtier (12). 6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité (26) de l'injecteur (18) est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent (40) et divergent (42) de l'extrémité (24) de la chambre (14) conformée en tuyère. 7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (18) comporte un corps (20) extérieur au boîtier (12) et une buse (16) cylindrique qui en constitue la partie reçue dans le boîtier (12). 8. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la buse (16) cylindrique est reçue dans un perçage (22) du boîtier, et en ce qu'un joint torique (23) d'étanchéité est interposé entre le perçage (22) et la buse (16) cylindrique.