Brevet FR2882108A1 — publié le 20060818

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation d'allumage d'un moteur à combustion interne comportant une chambre de combustion et un dispositif d'injection de carburant qui injecte directement le carburant dans la chambre de combustion en guidant le jet. Elle concerne en outre un procédé de gestion d'une installation d'allumage. Etat de la technique On connaît une telle installation d'allumage selon le document DE 198 04 463. Ce document présente un dispositif ou système d'injection de carburant qui injecte directement le carburant dans la chambre de combustion délimitée par un ensemble pistons/cylindre. Une bougie d'allumage vient en saillie dans la chambre de combustion. Par une injection précise du carburant par le dispositif ou système d'injection de carburant on forme au moins un jet pour un procédé de combustion guidé par le jet en développant un nuage de mélange correspondant. Dans le procédé de combustion par guidage de jet, connu, le nuage de mélange nécessaire à la combustion est obtenu par une injection. Il est particulièrement important que le jet de carburant et l'emplacement de l'étincelle d'allumage au niveau de la bougie soient positionnés avec la plus grande précision. Ce n'est qu'alors que l'on peut garantir la bonne sécurité d'allumage. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une instal- lation ou système d'allumage du type défini ci-dessus permettant d'assurer une sécurité d'inflammabilité aussi élevée que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, selon l'invention, l'installation d'allumage a une polarité positive. En outre, la présente invention concerne un procédé du type défini cidessus, caractérisé en ce qu'on génère par cycle de fonctionnement, plusieurs étincelles d'allumage qui se suivent directement. L'installation d'allumage telle que définie ci-dessus à polarité positive fait passer l'étincelle d'allumage au moins de l'électrode de masse vers l'électrode centrale. La conductivité électrique de la suie déposée sur l'isolateur de la bougie d'allumage permet, comme cela a été constaté selon l'invention dans le cas d'installations d'allumage à polarité négative, le déplacement de l'endroit où se développe l'étincelle d'allumage. Il peut notamment arriver que l'étincelle d'allumage se déplace dans l'espace de respiration de la bougie d'allumage. Un tel déplacement notamment dans le cas d'un procédé de combustion avec guidage par jet peut réduire la sécurité d'inflammabilité. La raison est que l'étincelle d'allumage ne se trouve plus de façon optimale dans la plage du mélange inflammable. De plus, les étincelles d'allumage ainsi déplacées se traduisent dans le cas d'une plus forte tension d'allumage par une durée d'étincelles réduite ce qui détériore en outre la sécurité d'inflammabilité. De plus, une étincelle d'allumage déplacée transfère son énergie thermique en partie par exemple à l'isolateur de la bougie d'allumage, ce qui réduit l'énergie disponible pour l'inflammation. Cela détériore également la sécurité d'inflammation. Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif d'injection de carburant fonctionne selon le principe d'un dispositif à plu-15 sieurs trous ou à fente annulaire. Le moteur à combustion interne selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients car on a constaté que dans le cas d'une installation d'allumage à polarité positive il n'y a plus de déplacement de l'étincelle d'allumage ou du moins ce déplacement se produit à une échelle très réduite. Il en résulte également une grande sécurité d'allumage et d'inflammation sur une période prolongée. En même temps, le dispositif d'injection de carburant avec guidage du jet de carburant aura moins de tolérances à respecter, ce qui permet de former un mélange plus précis dans la chambre de combustion avec un comportement d'émission plus avantageux du moteur à combustion interne. Selon d'autres caractéristiques, si une bougie d'allumage reliée à l'installation d'allumage présente plusieurs électrodes de masse, les électrodes de masse sont différentes. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'une installation d'allumage, d'une bougie d'allumage et d'un 35 dispositif d'injection de carburant, - la figure 2 est une vue partiellement coupée et à échelle agrandie de la bougie d'allumage et du dispositif d'injection de carburant de la figure 1, - la figure 3 montre un diagramme donnant le nombre de ratés de combustion en fonction de l'angle d'allumage pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne de la figure 1. Description du mode de réalisation La figure 1 montre un moteur à combustion interne de manière schématique par un trait interrompu portant la référence 10. Ce moteur entraîne un véhicule non représenté à la figure 1; il comporte plu-sieurs cylindres dont un seul est représenté à la figure 1 et porte la référence 12. Le cylindre 12 comporte une chambre de combustion 14 et un piston 16. L'air frais de la conduite d'admission 20 arrive dans la chambre de combustion 14 à travers une soupape d'admission 18. Les gaz de combustion sont évacués dans une conduite de gaz d'échappement 20 hors de la chambre de combustion 14 en passant par une soupape d'échappement 22. Le carburant est fourni directement à la chambre de combustion 14 par l'intermédiaire d'un dispositif d'injection de carburant 26 qui injecte le carburant dans la chambre de combustion 14 d'une manière décrite ensuite. Le mélange air/carburant de la chambre de combustion 14 est allumé par la bougie d'allumage 28 qui sera également décrite de manière plus détaillée ensuite. Le dispositif ou système d'injection de carburant 26 est relié à un système de carburant à haute pression 30 comprenant entre autre une pompe à haute pression de carburant non représentée et une rampe commune. La bougie d'allumage 28 est reliée à une installation d'allumage 32 comprenant entre autre une bobine d'allumage 34. Le fonctionnement du dispositif d'injection de carburant 26 ainsi que celui de l'installation d'allumage 32 est commandé ou régulé par une installation de commande et de régulation 36. Selon la figure 2, la bougie d'allumage 28 se compose d'un corps métallique tubulaire 38. Le corps est muni d'un filetage 40 pour visser la bougie 28 dans la culasse 42 du moteur à combustion interne 10. Le corps 38 loge un isolateur 44 coaxial, qui dépasse du corps 38 et pénètre à la manière d'une broche dans la chambre de combustion 14. Au niveau du filetage 40, entre le corps 38 et l'isolateur 44, on a habituelle-ment un volume annulaire 45 dégagé de la matière céramique. Ce volume est appelé espace de respiration et sert au refroidissement de la bougie d'allumage. Coaxialement à l'isolateur 44, dans celui-ci il y a un électroconducteur métallique 46 qui dépasse sensiblement de l'isolateur 44 en direction de la chambre de combustion 14 pour former une électrode centrale 48. Le bord du corps 38 tourné vers la chambre de combustion 14 en position de montage, comporte un conducteur de masse 50, en forme de tige, soudé, s'étendant parallèlement au conducteur central 48 dans la chambre de combustion 14. Ce conducteur de masse est cintré suivant un angle de 90 sensiblement à hauteur axiale de l'électrode centrale 48 et en direction de celle-ci pour former une électrode de masse 52. Dans la va-riante de réalisation représentée seulement schématiquement à la figure 2, on a plusieurs électrodes de masse 52, 52' réparties dans la direction périphérique de l'électrode centrale 48. Ces électrodes de masse peuvent être de formes différentes. Le dispositif d'injection de carburant 26 est réalisé pour que la préparation du mélange pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne 10 se fasse dans la chambre de combustion 14 avec guidage du jet. Pour cela, le nuage de mélange nécessaire à la combustion est formé uniquement par l'injection. Le dispositif d'injection de carburant 26 dispose à cet effet de plusieurs orifices d'éjection de carburant 55 ( orifices de projection ou d'éjection ). Comme cela apparaît à la figure 2, plusieurs jets d'injection 56 sont injectés jusque près de la bougie d'allumage 28 qui ne reçoit plus que de la vapeur de carburant au niveau de la bougie 28. Cela permet de générer une charge stratifiée notamment dans la chambre de combustion 14 sans que le carburant ne se dépose de manière significative sur les parois de la chambre de combustion 14. Pour garantir l'inflammation du carburant injecté il est très important de définir l'emplacement où la bougie 28 fournit des étincelles d'allumage (par exemple l'emplacement 58 à la figure 2). Cet emplacement doit rester fixe pendant un cycle de combustion (cycle de travail) et aussi d'un cycle de combustion à l'autre. Pour cela, l'installation d'allumage 32 a une polarité positive ce qui signifie que l'électrode centrale 48 est l'anode. Cette polarité positive de l'installation d'allumage 32 évite que l'emplacement où l'on a l'étincelle d'allumage 58 ne soit déplacé de la position représentée à la figure 2 dans la chambre de respiration 45. Dans une autre polarité ce risque existerait à cause des dépôts de suie sur l'isolateur 48 et occasionnés par le fonctionnement. Le fonctionnement du système d'allumage 32 à polarité positive sera explicité tout particulièrement par l'exploitation du diagramme de la figure 3: dans ce diagramme, le symbole VA représente la fréquence des ratés de combustion pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne 10 alors que la référence ZW représente l'angle d'allumage. La courbe portant la référence 60 décrit les relations entre le moteur à corn- bustion interne 10 des figures 1 et 2 et dont l'installation d'allumage 32 est de polarité positive. Il apparaît que dans une certaine plage de l'angle d'allumage ZW on ne rencontre absolument aucun raté de combustion VA. Une courbe correspondante pour une installation d'allumage dont la polarité est négative est représentée en trait interrompu à la figure 3 et porte la référence 62. On voit que la zone de l'angle d'allumage ZW dans lequel on ne rencontre pas de raté de combustion VA est minimale pour ce cas et toujours significativement inférieure à la courbe 60. En d'autres termes: lorsqu'on utilise une installation d'allumage à polarité positive, la plage de l'angle d'allumage dans laquelle il y a une combustion régulière est signifi- cativement plus importante que si l'on utilise une installation d'allumage à polarité négative. REVENDICATIONS 1 ) Installation d'allumage (32) d'un moteur à combustion interne (10) comportant une chambre de combustion (14) et un dispositif d'injection de carburant (26) qui injecte directement le carburant dans la chambre de combustion (14) en guidant le jet, caractérisée en ce que l'installation d'allumage (32) a une polarité positive. 2 ) Moteur à combustion interne (10) comportant une installation 10 d'allumage (32) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'injection de carburant (26) fonctionne selon le principe d'un dispositif à plusieurs trous ou à fente annulaire. 3 ) Moteur à combustion interne (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' une bougie d'allumage (28) reliée à l'installation d'allumage (32) présente plusieurs électrodes de masse (52, 52'). 4 ) Moteur à combustion interne (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes de masse (52, 52') sont différentes. 5 ) Procédé de gestion d'une installation d'allumage (32) selon la revendi-25 cation 1, caractérisé en ce qu' on génère par cycle de fonctionnement, plusieurs étincelles d'allumage (58) qui se suivent directement.