Brevet FR2874974A1 — publié le 20060310

INJECTEUR DE CARBURANT POUR MOTEUR DIESEL A INJECTION DIRECTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale à un injecteur de carburant pour moteur diesel à injection directe, cet injecteur comportant une buse pourvue d'orifices d'injection agencés à une extrémité d'injection de celle-ci. Il est noté que l'invention concerne tout injecteur susceptible d'être employé dans un moteur diesel à injection directe conventionnelle, ou HCCI. A titre d'exemples illustratifs, on peut citer les injecteurs du type VCO (de l'anglais Valve Covered Orifice ), conique, ou encore microsac. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Il est connu que de tels injecteurs de carburant pour moteur diesel à injection directe fonctionnent à des pressions d'injection de plus en plus élevées, et qu'ils présentent par ailleurs des orifices d'injection de diamètres de plus en plus faibles, dans un but avéré qui est de générer des gouttes de carburant de petits diamètres. Ainsi, ces gouttes de faibles diamètres améliorent sensiblement le mélange air-carburant dans les chambres de combustion associées aux injecteurs, et permettent par conséquent d'assurer des réactions de combustion satisfaisantes à l'intérieur de ces mêmes chambres. L'inconvénient majeur de la conception décrite ci-dessus, outre le fait d'avoir recours à des pompes performantes de coût élevé nécessaires à l'obtention des pressions d'injection importantes, réside dans le fait que les orifices d'injection de faibles diamètres sont sujets à des phénomènes d'encrassement susceptibles d'entraîner des dérives en débit au cours de la vie de l'injecteur concerné. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un injecteur de carburant pour moteur diesel à injection directe, cet injecteur remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un injecteur de carburant pour moteur diesel à injection directe, cet injecteur comportant une buse pourvue d'orifices d'injection localisés à une extrémité d'injection de celle-ci, l'injecteur comprenant également des moyens de déviation du carburant agencés de manière à être impactés par des jets de carburant sortant des orifices d'injection. Avantageusement, l'injecteur selon l'invention prévoit que les jets de carburant sortant des orifices d'injection ne sont pas directement orientés vers le bol de la chambre de combustion associée à l'injecteur, mais dirigés vers des moyens de déviation qui sont impactés par ces mêmes jets. Ainsi, l'impact des jets de carburant sur les moyens de déviation assure non seulement une réorientation de ces jets en direction du bol de la chambre de combustion dès leur sortie des orifices d'injection, mais favorise surtout une fragmentation des jets, capable de diminuer fortement le diamètre des gouttes de carburant constituant ces derniers. De cette façon, il est donc possible d'obtenir une granulométrie identique ou proche de celle observée dans les réalisations de l'art antérieur, tout en prévoyant des orifices d'injection de diamètres supérieurs à ceux rencontrés antérieurement. Par conséquent, la conception propre de l'injecteur selon l'invention permet de produire des gouttes de diamètres suffisamment faibles pour obtenir le mélange air-carburant souhaité, sans que cet injecteur ne soit véritablement exposé au risque de cokéfaction susceptible d'engendrer des dérives en débit au cours de la vie de l'injecteur concerné. De préférence, pour chaque orifice d'injection, l'angle formé entre un axe principal longitudinal de cet orifice et une direction principale d'écoulement du carburant à travers l'injecteur, possède une valeur supérieure ou égale à 90[deg]. L'inclinaison particulière des orifices d'injection favorise avantageusement le phénomène de cavitation à l'entrée des orifices, et donc également celui de fragmentation des jets de carburant à la sortie de ces orifices. De ce fait, cette orientation particulière des orifices participe grandement à l'obtention de gouttes de carburant de faibles diamètres, contrairement à ce qui était observé dans les réalisations de l'art antérieur dans lesquelles les orifices d'injection étaient pratiqués de façon à diriger les jets de carburant directement vers le bol de la chambre de combustion associée, en étant orientés selon des angles inférieurs à 90[deg]. Ainsi, la présence des moyens de déviation du carburant associés à l'inclinaison particulière des orifices d'injection conduit à obtenir une longueur de zone dense des jets, correspondant aux c u̇rs liquides des jets, qui est fortement réduite par rapport à celle rencontrée antérieurement, cette faible zone dense permettant naturellement d'améliorer les phénomènes de vaporisation de ces jets. Enfin, il est indiqué que la pulvérisation de carburant est également nettement améliorée durant les phases d'ouverture et de fermeture des orifices d'injection, se produisant de préférence lors de l'activation d'une aiguille située à l'intérieur de la buse. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue partielle en coupe d'un injecteur de carburant pour moteur diesel à injection directe, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 2 représente une vue en perspective d'une forme alternative de la pièce de la figure 1 assurant la déviation des jets de carburant, cette pièce étant destinée à être montée sur l'extrémité d'injection de la buse de l'injecteur. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tout d'abord en référence à la figure 1, il est représenté une partie d'un injecteur de carburant 1 pour moteur diesel à injection directe (non représenté), selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Globalement, l'injecteur 1 comporte une buse 2 pourvue d'une extrémité d'injection 4 se présentant sous la forme d'une portion cylindrique 5 de section circulaire, prolongée par une portion conique 6. De plus, c'est sur cette même portion conique 6 de l'extrémité 4 que sont pratiqués des orifices d'injection 8, prévus par exemple au nombre de six (seuls deux d'entre eux étant visibles sur la figure 1). A cet égard, il est précisé que le nombre d'orifices d'injection varie classiquement entre cinq et douze, voire plus, ces orifices étant espacés de façon régulière. Néanmoins, dans la suite de la description, il sera fait référence aux deux orifices 8 visibles sur la coupe longitudinale de la figure 1, et chacun traversé diamétralement par le plan de coupe. Chaque orifice d'injection 8 traverse la portion conique 6 de façon à déboucher d'une part à l'extérieur de la buse 2, et d'autre part dans un espace intérieur défini par cette buse 2. Par ailleurs, l'injecteur 1 comporte une aiguille 12 agencée dans l'espace intérieur susvisé, selon un axe 14 correspondant également à un axe principal longitudinal de la buse 2, et plus généralement à un axe principal longitudinal de l'injecteur 1 qui peut être à symétrie de révolution autour de ce même axe 14. Le carburant circulant à l'intérieur de l'injecteur 1, selon une direction principale d'écoulement représentée schématiquement par la flèche 16 qui est parallèle à l'axe 14, peut alors emprunter un espace libre 10 sensiblement annulaire situé entre la buse d'injection 2 et l'aiguille 12, afin de rejoindre les orifices d'injection 8. A cet égard, il est précisé que l'aiguille 12 dispose d'une extrémité 18 qui est également de forme conique, de sorte que lorsqu'elle est abaissée, une partie de la surface extérieure de cette extrémité 18 épouse une partie de la surface intérieure de la portion conique 6 appartenant à l'extrémité d'injection 4 de la buse 2. De plus, lorsque ce contact surfacique est établi, les orifices d'injection 8 sont obturés, ce qui implique que l'injecteur 1 se trouve alors dans une phase de fermeture. Cette phase de fermeture peut ensuite être suivie d'une phase d'ouverture de l'injecteur 1, par simple coulissement de l'aiguille commandée 12 vers le haut et selon l'axe 14. Les orifices d'injection 8, par exemple cylindriques de sections circulaires, sont chacun orientés selon un axe principal longitudinal 20. Dans le mode de réalisation préféré de la présente invention, pour chacun de ces orifices 8, l'axe principal longitudinal 20 forme avec la direction principale d'écoulement du carburant 16 un angle Al d'une valeur de 90[deg]. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, l'angle Al peut être de valeur supérieure, toujours de façon à favoriser le phénomène de cavitation à l'entrée des orifices 8, et donc également celui de fragmentation des jets de carburant à la sortie de ces orifices 8. Naturellement, comme cela apparaît clairement au vu de la figure 1, il est indiqué que la direction de l'axe principal longitudinal 20 à considérer pour former l'angle Al conjointement avec la direction principale d'écoulement 16, est celle allant vers l'extérieur de la buse 2, dans la mesure où l'on recherche effectivement à dévier le carburant d'une valeur d'au moins 90[deg] par rapport à sa direction principale 16. En d'autres termes, on peut considérer que l'angle Al est également défini entre la direction principale d'écoulement du carburant 16, et une direction principale (non représentée) d'écoulement du jet de carburant en sortie de l'orifice d'injection 8 concerné. A ce titre, toujours en référence à la figure 1, on peut effectivement voir que chaque jet de carburant 22, associé à un orifice donné 8, dispose d'une première partie située en sortie directe de cet orifice 8 et qui est parallèle à l'axe principal longitudinal 20. La direction de ce jet de carburant 22 est maintenue sur une courte distance, jusqu'à ce que celui-ci soit dévié par des moyens de déviation rapportés sur la buse 2 et qui vont à présent être décrits. Dans ce mode de réalisation préféré de la présente invention, les moyens de déviation prennent la forme d'une pièce 24 à symétrie de révolution autour de l'axe principal 14, cette pièce 24 étant de forme adaptée pour être montée extérieurement sur l'extrémité d'injection 4 de la buse 2. A titre d'exemple indicatif, un tel montage peut être effectué par vissage ou par collage. Plus précisément, la pièce 24 épouse successivement et extérieurement la portion cylindrique 5 de l'extrémité d'injection 4, un siège 25 établissant la jonction entre la portion cylindrique 5 et la portion conique 6 de plus petite section, ainsi qu'une partie supérieure de cette même portion conique 6. La pièce 24 perd ensuite le contact avec la portion conique 6 de manière à ce que les orifices d'injection 8 ne soient pas obturés par cette pièce 24, celle-ci disposant alors d'une partie terminale en forme de collerette tronconique 26 située en regard et à distance de ces orifices d'injection 8. Les jets de carburant 22 sortant des orifices d'injection 8 sont alors déviés par une surface intérieure 28 de la partie terminale 26, qui est effectivement impactée par la première partie de ces mêmes jets 22 circulant parallèlement à l'axe principal longitudinal 20. De cette manière, la déviation opérée à l'aide de la surface intérieure tronconique 28 de la partie terminale en forme de collerette tronconique 26 implique que la première partie des jets de carburant 22 laisse place à une seconde partie qui est quant à elle orientée de façon conventionnelle, c'est-à-dire de façon à rejoindre le bol de la chambre de combustion associée. Pour ce faire, on peut prévoir qu'en section prise selon un plan quelconque passant par l'axe principal longitudinal 14 de injecteur 1, l'angle A2 formé entre la partie terminale en forme de collerette tronconique 26 et la direction principale d'écoulement du carburant 16, dispose d'une valeur comprise entre 15[deg] et 85[deg], et de préférence entre 25[deg] et 65[deg]. Ici encore, comme cela apparaît clairement au vu de la figure 1, il est indiqué que la direction de la partie terminale 26 à considérer pour former l'angle A2 conjointement avec la direction principale d'écoulement 16, est celle allant vers l'extérieur de la buse 2, le but recherché étant en effet de dévier la première partie des jets 22 afin que la seconde partie de ceux-ci adoptent une direction se rapprochant de la direction principale d'écoulement du carburant 16 à travers l'injecteur 1. Pour obtenir la granulométrie souhaitée dans les jets de carburant 22, il est préférable de prévoir que les jets de carburant soit déviés par impactage quasiment dès leur sortie des orifices d'injection 8. Ainsi, on peut alors prévoir que la distance 1 selon l'axe 20 d'un orifice d'injection 8 donné, entre la sortie de cet orifice 8 et la surface intérieure 28 de la partie terminale en forme de collerette tronconique 26, est comprise entre 1 et 15 mm. En référence à présent à la figure 2, il est représenté une forme alternative de réalisation pour la pièce 24. La seule différence avec la pièce 24 qui vient d'être décrite et qui est représentée sur la figure 1, réside dans la conception de la partie terminale en forme de collerette tronconique 26. En effet, la partie terminale 26 de cette forme alternative ne s'étend plus de façon axisymétrique autour de l'extrémité d'injection 4 de la buse 2, mais présente une pluralité d'évidements 30 pratiqués de façon à ce qu'entre deux d'entre eux quelconques et directement consécutifs, la collerette tronconique 26 présente une portion déviatrice de carburant 32 située en regard d'un orifice d'injection 8 (non représenté sur cette figure 2). Ainsi, dans le cas où la portion conique 6 est munie de six orifices d'injection 8, la partie terminale en forme de collerette tronconique 26 dispose alors de six évidements 30, ainsi que de six portions déviatrices de carburant 32. A ce titre, il est rappelé que c'est évidemment au niveau d'une surface intérieure de ces portions déviatrices de carburant 32 que viennent impacter respectivement les deux jets de carburant 22, avant de rejoindre le bol de la chambre de combustion associée. De cette manière, lorsque la pièce 24 est correctement positionnée sur l'extrémité d'injection 4 de la buse 2, une portion déviatrice 32 se situe en face de chacun des orifices d'injection 8. Une telle configuration peut alors avoir pour avantage de limiter l'apparition d'éventuels hydrocarbures imbrûlés. Par ailleurs, il est possible d'envisager que la pièce 24 soit de longueur suffisante pour inclure un joint d'injecteur (non représenté), et assurer par détrompage la présence de portions déviatrices 32 devant les orifices d'injection 8. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'injecteur de carburant 1 qui vient d'être décrit, uniquement à titre d'exemple non limitatif. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant (1) pour moteur diesel à injection directe, ledit injecteur comportant une buse (2) pourvue d'orifices d'injection (8) localisés à une extrémité d'injection (4) de celle-ci, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de déviation du carburant agencés de manière à être impactés par des jets de carburant (22) sortant desdits orifices d'injection (8). 2. Injecteur de carburant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque orifice d'injection (8), l'angle (Al) formé entre un axe principal longitudinal (20) de cet orifice (8) et une direction principale d'écoulement du carburant (16) à travers ledit injecteur, possède une valeur supérieure ou égale à 90[deg]. 3. Injecteur de carburant (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de déviation prennent la forme d'une pièce (24) à symétrie de révolution autour d'un axe principal longitudinal (14) dudit injecteur, ladite pièce (24) étant montée extérieurement sur ladite extrémité d'injection (4) de la buse (2). 4. Injecteur de carburant (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pièce (24) à symétrie de révolution dispose d'une partie terminale en forme de collerette tronconique (26) située en regard et à distance desdits orifices d'injection (8), ladite partie terminale (26) comportant une surface intérieure (28) apte à être impactée par les jets de carburant (22) sortant desdits orifices d'injection (8). 5. Injecteur de carburant (1) selon les revendications 2 et 4 combinées, caractérisé en ce qu'en section prise selon un plan quelconque passant par l'axe principal longitudinal (14) dudit injecteur, l'angle (A2) formé entre la partie terminale en forme de collerette tronconique (26) et la direction principale d'écoulement du carburant (16) à travers ledit injecteur, dispose d'une valeur comprise entre 15. et 85[deg]. 6. Injecteur de carburant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite partie terminale en forme de collerette tronconique (26) comporte une pluralité d'évidements (30) pratiqués de façon à ce qu'entre deux d'entre eux quelconques et directement consécutifs, ladite partie terminale en forme de collerette tronconique (26) présente une portion déviatrice de carburant (32) située en regard d'un orifice d'injection (8). 7. Injecteur de carburant (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite extrémité d'injection (4) de la buse (2) dispose de six orifices d'injection (8), et en ce que ladite partie terminale en forme de collerette tronconique (26) dispose de six évidements (30) ainsi que de six portions déviatrices de carburant (32). 8. Injecteur de carburant (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que ladite pièce (24) à symétrie de révolution est fixée sur ladite extrémité d'injection (4) de la buse (2) par collage ou par vissage.