Brevet FR2895465A3 — publié le 20070629

FR 2895465 A3 20070629 FR 0553987 A 20051222 Buse d'injecteur pour injection directe La présente invention se rapporte au domaine des buses pour injecteur de 5 carburant, plus spécifiquement destinées à des moteurs diesel à injection directe, de type common rail par exemple, ou d'autres types. Ces injecteurs sont, généralement, classiquement constitués d'une buse creuse dont la paroi est percée d'un ou plusieurs trous d'injection par lesquels le 10 carburant est injecté dans la chambre de combustion, et d'une aiguille d'injection mobile insérée, sensiblement coaxialement, dans la buse. Par ses mouvements au sein de ladite buse, l'aiguille d'injection définit une position fermée de l'injecteur, dans laquelle elle empêche le passage de carburant par les trous d'injection, et une position ouverte, dans laquelle elle autorise 15 l'injection de carburant par lesdits trous d'injection. La problématique principale de ces injecteurs est la réalisation d'une injection permettant d'atteindre des performances élevées du moteur, tant en terme de couple qu'en terme de puissance, tout en maintenant des niveaux d'émission les plus bas possibles, en particulier en ce qui concerne les émissions d'oxydes 20 d'azote et de suies, et avec un bruit de combustion suffisamment bas. Dans ce but, il est fréquemment recherché d'augmenter le débit hydraulique des buses d'injection, d'une part, et d'optimiser l'utilisation de l'air présent dans la chambre de combustion, d'autre part. 25 L'augmentation du débit hydraulique de la buse peut être obtenu par une augmentation du nombre du trous d'injection et par une augmentation simultanée de leur diamètre : typiquement, le diamètre des trous d'injection peut être de l'ordre de 100 à 120 microns. De même, la réalisation de trous d'injection de forme conique, ou l'aménagement, sur la face intérieure de la buse, d'arrondis 30 en entrée desdits trous d'injection, permettent d'améliorer la perméabilité desdits trous d'injection, et, par là, le débit hydraulique de la buse de l'injecteur de carburant. Toutefois, la réduction du diamètre des trous d'injection et l'adoption de trous d'injection de formes spécifiques induisent une modification de l'écoulement au sein de la buse et desdits trous : en particulier, elles entraînent une diminution de l'intensité de la cavitation, dont il peut résulter un encrassement des trous d'injection. Cet encrassement peut se produire à la sortie des trous d'injection, ou à l'intérieur même de ceux-ci, dans l'épaisseur de la paroi de la buse : il en résulte une diminution du débit hydraulique et des performances de la combustion et du moteur. L'optimisation de l'utilisation de l'air de la chambre de combustion peut être réalisée, ainsi que le présentent, à titre d'exemples non exhaustifs, les documents US4595144 ou US4177948, en effectuant, par la légère dépression locale créée par le passage du carburant dans le trou d'injection, une aspiration d'une partie de l'air contenu dans la chambre de combustion : un mélange d'air et de carburant est ainsi réalisé au sein même du trou d'injection, favorisant la pulvérisation du carburant. Cette aspiration est obtenue au moyen de fentes ou alésages ménagés dans la paroi de la buse, et débouchant dans le trou d'injection. Un tel agencement n'apporte toutefois pas de solution au problème d'encrassement lié à une diminution de la cavitation. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'injection de carburant pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel la cavitation du carburant soit améliorée afin d'éviter tout encrassement des trous d'inj ect ion. L'invention atteint son but grâce à un injecteur de carburant pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, composé d'une buse creuse et d'une aiguille d'injection insérée sensiblement coaxialement dans ladite buse creuse, telles que la paroi de ladite buse creuse comporte un ou plusieurs trous d'injection, et que ladite aiguille d'injection est mobile entre une position fermée dans laquelle elle obture sensiblement lesdits un ou plusieurs trous d'injection, et une position ouverte dans laquelle elle libère le passage du carburant par lesdits un ou plusieurs trous d'injection vers la chambre de combustion dudit moteur ; caractérisé en ce qu'au moins un trou d'injection comporte un passage principal et un passage secondaire. Avantageusement, les axes respectifs du passage principal et du passage secondaire dudit au moins un trou d'injection se coupent en un point situé dans l'épaisseur de la paroi de la buse, et forment un angle quelconque entre eux. Avantageusement, l'entrée du passage principal dudit au moins un trou d'injection est sensiblement arrondie. Selon différents modes de réalisation de l'invention, les diamètres dudit passage principal et dudit passage secondaire dudit au moins un trou d'injection peuvent être identiques ou différents. De même, selon différents modes de réalisation de l'invention pour un injecteur de carburant à plusieurs trous d'injection, la totalité desdits trous d'injection ou une partie seulement de ceux-ci peut comporter un passage principal et un passage secondaire, afin de moduler et d'adapter l'injection aux besoins du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un injecteur selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'un trou d'injection d'un injecteur 20 selon l'invention. Ainsi qu'il a été précédemment mentionné, un injecteur de carburant classique est composé d'une buse 1 sensiblement creuse, dont la paroi 11 est percée d'un ou plusieurs trous d'injection 2, et dans laquelle est insérée, sensiblement 25 coaxialement, une aiguille d'injection 3, de forme appropriée, mobile entre une position fermée, dans laquelle elle obture sensiblement lesdits un ou plusieurs trous d'injection 2, et une position ouverte, dans laquelle elle autorise le passage du carburant par lesdits un ou plusieurs trous d'injection 2 vers la chambre de combustion 4 (voir figure 1 : ici un seul trou d'injection 2 a été 30 représenté). La position de l'aiguille d'injection 3 est pilotée par le calculateur de contrôle et de commande du moteur du véhicule. Dans l'injecteur selon l'invention, et ainsi que le présente de manière plus détaillée la figure 2, au moins un trou d'injection 2 comporte un passage principal 21 et un passage secondaire 22. Le passage principal 21 met en communication le volume intérieur 12 de la buse 1 avec la chambre de combustion 4, selon un axe Z1. Avantageusement, et de manière connue, l'entrée du passage principal 21, du côté du volume intérieur 12, est sensiblement arrondie, de manière à augmenter la perméabilité dudit passage principal 21. Selon l'invention, le passage secondaire 22 s'étend, à partir du passage principal 21, dans une direction sensiblement divergente de celle dudit passage principal 21, selon un axe Z2, de telle manière que le point d'intersection des axes Z1 et Z2 est placé dans l'épaisseur de la paroi 11 de la buse 1. Un jet de carburant J injecté par le trou d'injection 2 est ainsi acheminé, ainsi que le présente la figure 1, d'abord dans le passage principal 21, puis est séparé en deux parties J1 et J2, la partie J1 étant acheminée par le passage principal 21, et la partie J2 étant acheminée dans le passage secondaire 22. Compte tenu de la conformation du passage principal 21 et du passage secondaire 22, une zone de cavitation peut alors se former au niveau de l'intersection desdits passages 21 et 22, ce qui permet de limiter les phénomènes d'encrassement au sein du trou d'injection 2. L'invention permet également d'injecter le carburant selon des plages d'orientation plus étendues. En effet, la position du passage secondaire 22 par rapport au passage principal 21, et l'angle a entre les axes Z1 et Z2 pouvant être quelconques, le passage secondaire 22 peut déboucher n'importe où sur la surface extérieure de la paroi 11 de la buse 1 : la figure 2 présente ainsi un trou d'injection 2 dont les axes Z1 et Z2 sont situés dans le plan de coupe de la figure, mais ce mode de réalisation n'est pas limitatif, et l'axe Z2 pourrait être dirigé vers l'avant ou vers l'arrière d'un plan de coupe axial du passage principal 21. Il en résulte que l'invention permet l'injection de carburant dans des zones inaccessibles par des buses classiques ou par des buses à deux rangées de trous. De même, les diamètres de sortie des passages 21 et 22 dans la chambre de combustion 4 peuvent être différents, ce qui permet de moduler encore l'écoulement dans le trou d'injection 2 et la souplesse d'injection que confère l'invention. Il est par ailleurs à noter que, si l'injecteur selon l'invention comporte plusieurs trous d'injection 2, l'injection pourra être encore modulée par la mise en place d'un passage principal 21 et d'un passage secondaire 22 sur la totalité desdits trous d'injection 2, ou sur une partie seulement de ceux-ci, afin d'adapter au mieux l'injection de carburant aux performances attendues du moteur. Revendications 1. Injecteur de carburant pour le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, composé d'une buse creuse (1) et d'une aiguille d'injection (3) insérée sensiblement coaxialement dans ladite buse creuse (1), telles que la paroi (11) de ladite buse creuse (1) comporte un ou plusieurs trous d'injection (2), et que ladite aiguille d'injection (3) est mobile entre une position fermée dans laquelle elle obture sensiblement lesdits un ou plusieurs trous d'injection ro (2), et une position ouverte dans laquelle elle libère le passage du carburant par lesdits un ou plusieurs trous d'injection (2) vers la chambre de combustion (4) dudit moteur ; caractérisé en ce qu'au moins un trou d'injection (2) comporte un passage principal (21) et un passage secondaire (22). 15 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes respectifs (Z1) du passage principat (21) et (Z2) du passage secondaire (22) dudit au moins un trou d'injection (2) se coupent en un point situé dans l'épaisseur de la paroi (11) de la buse (1). 20 3. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diamètres du passage principal (21) et du passage secondaire (22) sont égaux. 4. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diamètres du passage principal (21) et du passage secondaire (22) sont différents. 5. Injecteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'entrée dudit au moins un trou d'injection (2), du côté du volume creux (12) de la buse (1), est sensiblement arrondie. 30 6. Moteur à combustion interne pour un véhicule automobile, équipé d'au moins un injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 25