Brevet FR2879672A1 — publié le 20060623

Dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection indirecte La présente invention concerne le domaine des moteurs à allumage commandé, à injection indirecte multipoint et en particulier les dispositifs d'injection de carburant pour injecter du carburant à l'intérieur des conduits d'admission de ces moteurs. Un problème général dans le domaine consiste à réduire les émissions dans les moteurs à injection indirecte car ces émissions impactent directement les prestations agrément et dépollution. Aussi ces émissions sont souvent provoquées par des problèmes de maîtrise de richesses dus au fait que quand ces injecteurs de carburant injectent du carburant, l'injection dépose aussi un film liquide de carburant sur les parois du conduit d'admission. Le problème est donc de limiter le dépôt de film liquide de carburant sur les parois de ce conduit d'admission. II est connu dans l'art antérieur une solution qui consiste à essayer d'estimer au mieux à l'aide de modèles de la mécanique des fluides la quantité de carburant sous forme liquide restante sur les parois du conduit d'admission. Selon cette solution, il est alors possible de prendre en compte cette quantité pour l'intégrer dans les corrections du contrôle moteur pour une meilleure gestion de richesse. Comme le dépôt liquide de carburant est pris en compte pour les corrections moteur, le dépôt liquide de carburant est mieux utilisé et donc la quantité du dépôt de liquide est diminuée. Cependant cette solution a l'inconvénient de résoudre le problème en aval. En effet cette solution ne permet de résoudre le problème que d'une manière curative. II est également connu de l'art antérieur des solutions pour réduire le dépôt de film liquide de carburant sur la paroi de ce conduit d'admission consistant à réduire le cône de propagation du jet injecteur ou consistant à adapter la géométrie de la pipe d'admission. Cependant ces solutions sont approximatives compte tenu des tourbillons longitudinaux qui se produisent à l'intérieur du conduit d'admission qui disperse le cône d'injection sur les parois du conduit d'injection. Le dépôt de carburant sur les parois n'est alors que faiblement réduit. En outre, il est connu de l'art antérieur le brevet US 5 501 194 qui propose une solution qui consiste à réduire le dépôt de film de liquide de carburant en facilitant l'évaporation du carburant injecté dans le conduit d'admission. Le dispositif propose d'injecter le jet de carburant en direction d'une cible située sur l'arrière de la soupape d'admission (côté conduit d'admission de la soupape) ; le jet de carburant étant décalé à droite ou à gauche du corps de la soupape d'admission de telle sorte que le jet ne percute pas le corps de soupape d'admission mais que le jet touche l'arrière de la soupape d'injection avec un angle d'incidence d'au moins 45 . Ainsi, le jet est entraîné dans un mouvement tourbillonnaire longitudinal dans l'espace formé entre le siège de la soupape d'admission et la face arrière de la soupape d'admission. En outre, afin de fortifier ce mouvement tourbillonnaire longitudinal, une partie de l'air d'admission est déviée dans un canal puis injectée vers une direction tangentielle à ce mouvement tourbillonnaire longitudinal. Ainsi le jet de carburant injecté dans le mouvement tourbillonnaire longitudinal et le dépôt de liquide de carburant s'évapore plus facilement. Cependant cette solution a l'inconvénient de résoudre le problème en aval d'une manière curative. Elle facilite localement l'évaporation du dépôt de carburant mais l'évaporation du jet de carburant en amont n'empêche pas la formation du dépôt liquide de carburant sur les parois du conduit d'admission. De manière générale, ces solutions ci-dessus ont l'inconvénient d'être des solutions curatives. Aucune de ces solutions n'empêchent réellement la formation d'un dépôt d'un film liquide de carburant sur les parois du conduit d'admission. La présente invention a pour but de pallier certains inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif d'injection pour moteur à injection directe permettant de prévenir la formation de dépôt liquide de carburant sur les parois du conduit d'admission en empêchant le contact du carburant issu du jet de carburant formé par l'injecteur avec les parois du conduit d'admission. Ce but est atteint par un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection indirecte comprenant en amont de son conduit d'admission (6) un injecteur (2) de carburant et une entrée d'air d'admission (1) et comprenant en aval de son conduit d'admission une soupape d'admission (4) ; l'injecteur de carburant diffusant le carburant (21) à l'intérieur du conduit d'admission caractérisé en ce que le conduit d'admission comprend le long du conduit d'admission et en aval de l'injecteur, un moyen pour créer un manteau d'air io protecteur (111) limitant le contact du carburant avec les parois (61) du conduit d'admission. Selon une autre particularité, le moyen comprend un manchon déflecteur dont le diamètre ménage un espace libre entre le manchon et les parois du conduit d'admission formant un couloir de circulation d'air d'admission et percé d'ouvertures établissant une circulation d'air entre la paroi externe du manchon déflecteur et sa paroi interne. Selon une autre particularité, le manchon déflecteur est de forme homothétique à celle du conduit d'admission. Selon une autre particularité, l'axe longitudinal du manchon déflecteur et l'axe longitudinal du conduit d'admission sont coaxiaux. Selon une autre particularité le manchon déflecteur comporte en amont de la zone de localisation de l'injecteur un déflecteur primaire pour répartir l'air d'admission le long de la périphérie extérieure du manchon déflecteur. Selon une autre particularité le déflecteur primaire est constitué de la pointe d'un cône dont la base est reliée au manchon déflecteur et dont la pointe est orientée à l'encontre du flux d'air d'admission. Selon une autre particularité les ouvertures sur le manchon déflecteur ont des tailles croissantes de l'extrémité adjacente à l'injecteur à l'extrémité orientée vers la soupape d'admission pour augmenter localement la vitesse de l'air d'admission entrant dans le conduit d'admission par les ouvertures situées au niveau du nez de l'injecteur. 2879672 4 Selon une autre particularité les ouvertures dans le manchon déflecteur ont des tailles croissantes de l'extrémité adjacente à l'injecteur à l'extrémité orientée vers la soupape pour favoriser un mouvement tourbillonnaire longitudinal du mélange air-carburant. Selon une autre particularité l'orientation des axes des ouvertures du manchon déflecteur est dirigée dans une direction à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal de l'espace de mélange air-carburant. Selon une autre particularité un joint hélicoïdal est disposé autour du manchon déflecteur pour guider l'air d'admission dans un couloir de lo circulation de direction tangente à la paroi extérieure du manchon déflecteur et assurer le positionnement du manchon déflecteur. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un conduit d'admission comportant un déflecteur selon l'invention. - la figure 2 représente le déflecteur tel que montré sur la figure 1 pris isolement. - la figure 3 représente le déflecteur selon l'invention suivant la coupe 20 AA' de la figure 2. - la figure 4 représente le déflecteur selon une variante de l'invention suivant la coupe AA' de la figure 2. - la figure 5 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un conduit d'admission comportant un déflecteur selon une autre variante de 25 l'invention. - la figure 6 représente le déflecteur suivant la coupe BB' de la figure. La figure 1 illustre un conduit d'admission (6) comportant un manchon déflecteur (3) conforme à l'invention destiné à un moteur à allumage commandé, à injection indirecte multipoint. Le conduit d'admission (6) est délimité en amont par l'entrée d'air (1) et l'injecteur (2) et en aval par la soupape d'admission (4). Lors du fonctionnement, l'injecteur injecte un jet de carburant (21) à l'intérieur du conduit d'admission (6). Le jet de carburant (21) se mélange à l'air d'admission (11) en provenance de l'entrée d'air d'admission (1). Ensuite le mélange air-carburant sort du conduit d'admission (6) vers la soupape d'admission (4). Le manchon déflecteur (3) est réalisé en un matériau approprié pour résister à la température et à la pression d'un conduit d'admission (6). Le manchon déflecteur (3) selon l'invention a une forme circulaire homothétique à celle du conduit d'admission (6). L'axe longitudinal du io manchon déflecteur (3) est coaxial avec l'axe longitudinal (62) du conduit d'admission (6). Le manchon déflecteur (3) est un corps creux possédant une ouverture formant la bouche du déflecteur (33) au niveau de la soupape d'admission (4) et une autre ouverture au niveau de l'injecteur (2) pour laisser passer la tête de l'injecteur (2) à l'intérieur du manchon déflecteur (3). Le manchon déflecteur (3) est situé dans le conduit d'admission (6) . Le manchon déflecteur (3) peut être maintenu dans son logement à l'aide d'entretoises (5) placées au niveau de la bouche (33) du déflecteur. Aussi, la tête de l'injecteur (2) s'insérant dans le manchon déflecteur (3) peut également servir de point de maintien pour le manchon déflecteur (3). L'espace situé entre la paroi du conduit d'admission (6) et la paroi extérieure du manchon déflecteur (3) doit être suffisant pour constituer un couloir de circulation (51) d'air d'admission (11) laissant passer l'air d'admission (11) sur toute la périphérie extérieure du manchon déflecteur (3). Dans la présente invention, l'espace du conduit d'admission (6) constituant l'espace de mélange air-carburant est délimité en amont par la paroi intérieur du manchon déflecteur (3) et est délimité en aval par la soupape d'admission (4). L'axe (63) constitue l'axe longitudinal de l'espace de mélange air-carburant. Cet axe (63) est sensiblement confondu avec l'axe longitudinal (62) du conduit d'admission (6) et l'axe du manchon déflecteur 3o (3). La périphérie extérieure du manchon déflecteur (3) ne fait pas partie de l'espace de mélange air-carburant. En référence à la figure 1 et 2, le manchon déflecteur (3) comporte à l'une de ses extrémités un orifice d'entrée (34) pour positionner la tête de l'injecteur (2) à l'intérieur du conduit d'admission (6), elle comporte également une bouche de sortie (33) pour sortir le mélange jet de carburant (21) et air d'admission (11) du conduit d'admission (6) vers la soupape d'admission (4). L'air d'admission (11) provient en amont de l'entrée d'air d'admission (1). Le manchon déflecteur (3) comporte en amont de la zone de localisation de l'injecteur (2) un déflecteur primaire (31) pour répartir l'air d'admission io (11) le long de la périphérie extérieure du manchon déflecteur (3). Le déflecteur primaire (31) est constitué de la pointe d'un cône dont la base est reliée au manchon déflecteur (3) et dont la pointe est orientée à l'encontre du flux d'air d'admission (11) au niveau de l'entrée d'air d'admission (1). En aval du déflecteur primaire (31), l'air d'admission (11) circule sur toute la périphérie extérieure du manchon déflecteur (3) grâce au couloir de circulation (51) d'air d'admission (11). En référence à la figure 3, le manchon déflecteur (3) comporte sur toute la longueur de sa paroi des ouvertures (32) pour laisser passer l'air d'admission (11) dans l'intérieur du manchon déflecteur (3). L'air d'admission (11) en provenance de l'entrée d'air d'admission (1) a une pression supérieure à la pression de l'intérieur du manchon déflecteur (3) . Par conséquent, un débit d'air d'admission (11) entrant vers l'intérieur du manchon déflecteur (3) est assuré pour toutes les ouvertures (32) réparties sur la périphérie du manchon déflecteur (3). Ce débit d'air injecté par une ouverture (32) à l'intérieur du déflecteur (3) empêche un gaz ou un liquide de se diriger vers les parois jouxtant l'ouverture (32). Selon notre invention les ouvertures (32) sont réparties sur l'ensemble de la surface du déflecteur et le manchon déflecteur (3) est circulaire de telle sorte que les gaz ou les liquides ne peuvent pas entrer en contact avec les parois (61) du manchon déflecteur. Ce débit d'air a pour fonction de créer un manteau d'air protecteur (111) le long de la paroi du manchon déflecteur (3) protégeant la paroi intérieure du manchon déflecteur (61) contre d'autres gaz ou liquides et en particulier des jets de carburant (21). Ainsi le contact entre le jet de carburant (21) et la paroi (61) du manchon déflecteur (3) est réduit ou supprimé car le jet de carburant (21) se retrouve enlacer par le manteau d'air (111). Les problèmes causés par le dépôt de film liquide de carburant sur les parois du conduit d'admission (6) sont par conséquent supprimés ou fortement réduits. En référence à la figure 2 les ouvertures (32) sur le manchon déflecteur (3) ont des tailles croissantes de l'extrémité adjacente à l'injecteur io (2) à l'extrémité orientée vers la soupape d'admission (4) c'est à dire que les ouvertures (321) ont d'abord des petites tailles prés du nez de l'injecteur (22) puis des ouvertures (322) de tailles moyennes au milieu du manchon déflecteur (3) et de grandes ouvertures (323) au niveau de la bouche (33) du manchon déflecteur (3). Premièrement, cette caractéristique a pour fonction d'augmenter localement la vitesse de l'air d'admission (11) entrant dans le manchon déflecteur (3) au niveau du nez de l'injecteur (22), Ceci a pour résultat d'empêcher le jet de carburant (21) de revenir vers les répartiteurs. Cela empêche le phénomène du back flow . Deuxièmement, cette caractéristique génère des différences de pression dans le manchon déflecteur (3) engendrant des tourbillons longitudinaux ayant des axes de rotation parallèles à l'axe (63) de l'espace de mélange air-carburant. Cela améliore le mélange air-carburant. La figure 4 qui représente une coupe selon AA' de la figure 2 illustre une variante de l'invention. L'orientation des axes des ouvertures (324) du manchon déflecteur (3) est dirigée dans une direction (112) à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air-carburant. Par conséquent l'air d'admission (11) issu du couloir de circulation de l'air d'admission (51) est dévié dans les directions (112) à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air-carburant. Ces directions (112) de l'air d'admission (11) ont pour effet d'engendrer un mouvement de tourbillon longitudinal (113) à l'intérieur du manchon déflecteur (3) ayant pour axe l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air- carburant. Ce tourbillon longitudinal (113) a pour fonction supplémentaire de l'idée de base, d'améliorer la préparation du mélange air-carburant pour une meilleure combustion. La figure 5 illustre une vue schématique en coupe longitudinale d'un conduit d'admission (6) comportant un manchon déflecteur (3) selon une autre variante de l'invention. La figure 6 complète la figure 5 en montrant une coupe selon B-B' du manchon déflecteur (3) de la figure 5. Un joint de type hélicoïdal (7) a été ajouté par rapport à l'invention décrite à to la figure 1. Ce joint hélicoïdal (7) est enroulé autour du manchon déflecteur (3). Le joint hélicoïdal est étanche. Ainsi, l'enroulement du joint hélicoïdal (7) autour du manchon déflecteur (3) entre la paroi extérieure du manchon déflecteur (3) et la paroi du conduit d'admission (6) constitue un couloir de circulation (511) dans lequel peut circuler l'air d'admission (11). Le couloir de circulation (511) forme une spirale hélicoïdale tournant autour du manchon déflecteur (3). Ainsi l'air d'admission (11) en provenance de l'entrée d'air (1) est guidé dans un sens hélicoïdal autour de la paroi extérieure du manchon déflecteur (3) et dans une direction (114) tangente à la paroi extérieure du manchon déflecteur (3). Ainsi, l'air d'admission (11) entrant dans le manchon déflecteur (3) par les ouvertures (32) ont des directions (112) à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air-carburant. Ces directions (112) de l'air d'admission (11) ont pour effet d'engendrer un mouvement de tourbillon longitudinal (113) ayant pour axe de rotation l'axe (63) de l'espace de mélange aircarburant. Ce tourbillon longitudinal (113) a pour fonction supplémentaire de l'idée de base, d'améliorer la préparation du mélange air-carburant pour une meilleure combustion. Le joint hélicoïdal (7) peut également servir comme moyen de maintien en calant le manchon déflecteur (3) dans la conduite d'admission (6). Selon un autre mode de réalisation, on peut combiner un manchon déflecteur (3) ayant des ouvertures (324) dont les axes de perforation ont des directions (112) à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air-carburant comme illustré sur la figure 4 et le manchon déflecteur (3) ayant aussi un joint hélicoïdal (7) comme illustré sur la figure 5. Il doit être évident pour les personnes du métier que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans io le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci- dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection indirecte comprenant en amont de son conduit d'admission (6) un injecteur (2) de carburant et une entrée d'air d'admission (1) et comprenant en aval de son s conduit d'admission une soupape d'admission (4) ; l'injecteur de carburant diffusant le carburant (21) à l'intérieur du conduit d'admission caractérisé en ce que le conduit d'admission comprend le long du conduit d'admission et en aval de l'injecteur, un moyen pour créer un manteau d'air protecteur (111) limitant le contact du jet de carburant avec les parois (61) du conduit io d'admission. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen comprend un manchon déflecteur (3) dont le diamètre ménage un espace libre entre le manchon et les parois du conduit d'admission (6) formant un couloir de circulation d'air d'admission (51) et percé d'ouvertures (32) établissant une circulation d'air entre la paroi externe du manchon déflecteur et sa paroi interne. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le manchon déflecteur (3) est de forme homothétique à celle du conduit d'admission (6). 4. Dispositif selon une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que l'axe longitudinal du manchon déflecteur (3) et l'axe longitudinal (62) du conduit d'admission (6) sont coaxiaux. 5. Dispositif selon une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le manchon déflecteur (3) comporte en amont de la zone de localisation de l'injecteur (2) un déflecteur primaire (31) pour répartir l'air d'admission (11) le long de la périphérie extérieure du manchon déflecteur. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le déflecteur primaire (31) est constitué de la pointe d'un cône dont la base est reliée au manchon déflecteur (3) et dont la pointe est orientée à l'encontre du flux d'air d'admission (11). 2879672 Il 7. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les ouvertures (32) sur le manchon déflecteur (3) ont des tailles croissantes de l'extrémité adjacente à l'injecteur (2) à l'extrémité orientée vers la soupape d'admission (4) pour augmenter localement la vitesse de l'air d'admission (11) entrant dans le conduit d'admission (6) par les ouvertures (32) situées au niveau du nez de l'injecteur (22). 8. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les ouvertures (32) dans le manchon déflecteur (3) ont des tailles croissantes de l'extrémité adjacente à l'injecteur (2) à l'extrémité orientée vers la soupape o pour favoriser un mouvement tourbillonnaire longitudinal (113) du mélange air-carburant. 9. Dispositif selon les revendications 2 à 8 caractérisé en ce que l'orientation des axes des ouvertures (324) du manchon déflecteur (3) est dirigées dans une direction (112) à composante tangentielle par rapport à l'axe longitudinal (63) de l'espace de mélange air-carburant. 10. Dispositif selon les revendications 2 à 9 caractérisé en ce que un joint hélicoïdal (7) est disposé autour du manchon déflecteur (3) pour guider l'air d'admission (11) dans un couloir de circulation (511) de direction (114) tangente à la paroi extérieure du manchon déflecteur (3) et assurer le positionnement du manchon déflecteur (3).