Brevet FR2891319A1 — publié le 20070330

La présente invention concerne un moteur à combustion pour véhicule automobile. Elle concerne en particulier un injecteur de carburant typiquement utilisé dans un moteur diesel. Il est connu qu'un injecteur de carburant permet d'amener le carburant de l'intérieur de l'injecteur vers une chambre de combustion à l'extérieur. On sait en outre que la manière d'introduire le carburant dans la chambre de combustion revêt une grande importance si l'on souhaite optimiser les performances moteur. A titre d'exemple, dans un moteur diesel à injection directe conventionnel, on sait que la direction prise par le jet de carburant entrant dans la chambre de combustion peut avoir une influence sur les performances selon qu'il se trouve en régime faible ou élevé. Plus précisément, si l'on considère un angle entre la direction d'entrée du carburant dans la chambre et un axe longitudinal X de l'injecteur, on sait que la valeur de cet angle influence l'efficacité de la combustion à l'intérieur de la chambre selon le régime moteur. Ainsi, il peut être préférable pour cette combustion que l'angle soit petit à faible régime moteur et grand à fort régime moteur. Dans les solutions proposées jusqu'ici, l'angle d'injection du carburant est typiquement fixé par l'orientation d'un orifice traversant une buse de l'injecteur et au travers duquel le carburant est censé passer. Un problème est que l'angle d'injection qui résulte de cette orientation est fixé une fois pour toutes après fabrication. Et ainsi, lors de la fabrication de la buse ou plus généralement de l'injecteur, il existe un compromis lors du choix de cet angle, si l'on veut optimiser la combustion dans la chambre d'injection soit en régime faible soit en régime élevé. En d'autres termes, ces solutions ne permettent pas d'assurer une combustion optimale selon les conditions de fonctionnement du moteur. Un but de l'invention est de s'affranchir dans une certaine mesure de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un injecteur de carburant pour moteur comprenant une buse comportant un corps muni d'au moins un orifice apte à injecter le carburant dans une direction prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen d'adaptation apte à modifier la direction de l'injection du carburant par rapport à un axe principal de l'injecteur. Ainsi, selon l'invention, l'injecteur comporte un moyen d'adaptation qui permet d'adapter l'angle d'introduction du carburant dans la chambre en fonction par exemple de conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur, telles que par exemple un régime moteur pour un moteur ID conventionnel ou une charge moteur pour un moteur HCCI. L'injecteur selon l'invention est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou dans toutes leurs combinaisons possibles: - le moyen d'adaptation comporte deux orifices conformés pour que le carburant soit apte à les traverser selon deux directions différentes, respectivement; - les deux orifices sont disposés l'un au-dessus de l'autre dans une direction parallèle à l'axe principal de l'injecteur; - le moyen d'adaptation est apte à coulisser suivant une direction parallèle à l'axe principal de l'injecteur; - le moyen d'adaptation est intégré dans un boîtier solidaire d'une paroi de la buse, et en ce que le boîtier comporte une chambre interne en communication avec l'intérieur de la buse au moyen d'un orifice de sorte que le carburant puisse entrer à l'intérieur de la chambre et ainsi solliciter le moyen en coulissement dans une direction donnée en fonction d'une pression d'entrée du carburant; - le boîtier comporte en outre un moyen apte à exercer sur le moyen d'adaptation une force opposée à ladite direction donnée de sorte que ce dernier puisse coulisser dans ces deux directions opposées en fonction de la pression d'entrée de carburant; - le moyen exerçant une force opposée à ladite direction donnée est un moyen élastique; - le moyen exerçant une force opposée à ladite direction donnée est un ressort dont le tarage est choisi en fonction d'une amplitude de coulissement souhaitée pour une pression d'entrée donnée de carburant; - le boîtier comprend en outre deux butées pour limiter l'amplitude du coulissement; - le boîtier est conformé pour guider le moyen d'adaptation lors de son coulissement; -le boîtier possède au moins une gorge s'étendant dans l'axe de coulissement et accueillant une rainure ou un ergot solidaire du moyen d'adaptation. L'invention propose également un procédé de commande d'un moteur comprenant un injecteur comportant un corps muni d'au moins un orifice apte à injecter un carburant dans une direction prédéterminée, caractérisé en ce que l'on modifie la direction de l'injection du carburant en fonction de conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de l'invention, faite en référence aux 5 dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente, en coupe transversale, un injecteur selon l'invention, le moteur fonctionnant en pleine charge, - la figure 2 montre en coupe transversale l'injecteur de la figure 1, le moteur fonctionnant en charge partielle, - la figure 3 montre l'injecteur de la figure 1, le moteur fonctionnant en charge partielle et le moyen d'adaptation possédant un orifice agencé pour réduire le débit hydraulique, - la figure 4 montre une vue de haut en plan du moyen d'adaptation selon l'invention intégré dans un boîtier. En se référant aux figures 1 à 3, on a représenté un mode de réalisation d'un injecteur selon l'invention. Ce mode de réalisation correspond en particulier à un injecteur pouvant être utilisé dans un moteur diesel fonctionnant en mode HCCI. Toutefois, l'invention n'est nullement limitée à ce mode de réalisation, et en particulier on pourra l'adapter de manière évidente pour d'autres moteurs comme des moteurs diesel à injection directe conventionnels, par exemple. L'injecteur 1 selon l'invention possède une buse qui comporte un corps 2 typiquement de forme cylindrique autour d'un axe principal X (axe 25 longitudinal orienté vers le bas). Elle comporte en outre une aiguille 20 connue en soi et permettant de réguler une pression de carburant circulant dans un espace défini entre une surface externe de l'aiguille et une surface interne du corps. Ce dernier est en outre traversé non loin d'une extrémité par un orifice 5 3 permettant de faire passer le carburant de l'intérieur vers l'extérieur de la buse où se trouve une chambre de combustion 4. Le carburant est introduit dans la chambre de combustion 4 selon une direction faisant un angle a avec l'axe X. L'angle a et les autres angles par la suite sont compris entre l'axe X et 10 l'axe d'injection du carburant. Selon l'invention, l'injecteur comporte en outre un moyen d'adaptation 8 apte à modifier l'angle a, par exemple en fonction de conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur les 15 figures, ce moyen d'adaptation comporte deux orifices 6, 7 conformés pour que le carburant soit apte à les traverser selon deux directions a et a 2 différentes, respectivement. Ainsi, lorsque le carburant se trouve à l'intérieur de la buse sous une extrémité de l'aiguille 20, à une certaine pression, il pénètre dans l'orifice 3 20 selon l'angle a et est ensuite éventuellement dévié selon qu'il débouche dans l'un ou l'autre des orifices 6 et 7 du moyen d'adaptation. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur les figures, ces deux orifices 6 et 7 sont disposés au travers du moyen d'adaptation l'un au-dessus de l'autre selon une direction parallèle à l'axe 25 X. En outre, le moyen d'adaptation est intégré dans un boîtier 8 dans lequel il peut coulisser selon la direction de l'axe X. On peut rendre ce coulissement dépendant de la pression du carburant présent à l'intérieur de la buse sous l'aiguille. Selon un aspect de l'invention, on prévoit en effet, dans le boîtier 8, une chambre 9 ainsi qu'un orifice 14 traversant le corps de la buse. Cet orifice 14 permet de faire communiquer l'intérieur de la buse et la chambre 9. La chambre se situe au-dessus du moyen d'adaptation 5 de sorte que 10 lors d'une introduction de carburant sous une pression déterminée, le moyen d'adaptation peut être sollicité à coulisser vers le bas. En d'autres termes, la chambre se situe dans une extrémité supérieure du boîtier. Par ailleurs, dans l'extrémité opposée de ce boîtier, c'est-à-dire sous le 15 moyen d'adaptation, on prévoit un moyen apte à exercer sur le moyen d'adaptation une force vers le haut. Ce moyen forme donc une force de rappel sur le moyen d'adaptation contraire à celle exercée par la pression du carburant présent dans la chambre 9. Le moyen apte à exercer une telle force est typiquement un moyen élastique, tel un ressort. Mais d'autres variantes connues de l'homme de l'art sont envisagées. On pourra en particulier créer cette force de rappel par électromagnétisme en utilisant par exemple un aimant à la place du ressort et en faisant en sorte que le moyen d'adaptation puisse coopérer avec ledit aimant. Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit des butées 11 dans les deux dites extrémités du boîtier pour limiter l'amplitude de coulissement du moyen d'adaptation. Sur les figures 1 à 3, les butées 11 sont montées à l'intérieur du boîtier 5 au niveau de ses extrémités haute et basse, respectivement. On va décrire maintenant un mode de fonctionnement du mode de réalisation présenté ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. On suppose tout d'abord, que du carburant se trouve à une certaine pression dans la buse sous l'aiguille. Ce carburant pénètre à la fois dans les orifices 14 et 3 formés dans le corps 2. Tel qu'illustré à la figure 1, lorsque le moteur fonctionne dans des conditions de pleine charge (la pression de carburant est typiquement supérieure à 1000 bar), le moyen d'adaptation 5 se trouve dans le boîtier dans une position basse. En effet, dans de telles conditions, la pression du carburant présent dans la chambre 9 étant supérieure à la pression de tarage du ressort 10 situé à l'autre extrémité du boîtier, le moyen d'adaptation est contraint, par la force venant du haut, de coulisser vers le bas. A cet égard, dans l'exemple de la figure 1, la pression est si forte que l'extrémité basse du moyen d'adaptation se retrouve contre la butée 11 située en bas du boîtier. Dans cette position du moyen d'adaptation, l'orifice 3 se trouve en communication avec l'orifice 6, si bien que le carburant est injecté de 25 l'intérieur de la buse dans la chambre de combustion selon une direction parallèle à l'axe central de ce dernier orifice, en particulier la direction al. Si l'on considère à présent la figure 2, on peut constater que, par rapport à la situation de la figure 1, le moyen d'adaptation a coulissé vers le haut. Cette situation correspond typiquement à un moteur fonctionnant en 5 charge partielle. En effet, cette fois-ci la pression du carburant dans la chambre 9 exerce une force plus faible que celle du ressort 10. En l'occurrence, dans cet exemple illustré, la pression du carburant est telle que le moyen d'adaptation se retrouve contre la butée 11 située en haut 10 du boîtier. De ce fait, c'est maintenant l'orifice 7 qui communique avec l'orifice 3. Par conséquent, le carburant circule de l'intérieur de la buse vers la chambre de combustion à l'extérieur en traversant les orifices 3 puis 7. Du fait que la direction de l'axe central de l'orifice 7 est différente de celle de l'orifice 6, le carburant est injecté dans la chambre selon un angle qui diffère du cas présenté à la figure 1. En particulier, dans cet exemple, le carburant est injecté dans la chambre selon l'angle a2 inférieur par hypothèse à ai. Lorsque le moteur fonctionne en charge partielle, le carburant est donc 20 injecté dans une région de la chambre qui est plus basse que dans les conditions de pleine charge. Dans tous les cas, quelles que soient les conditions de fonctionnement de ce moteur, on notera que la pression dans la chambre pouvant être sensiblement variable dans un intervalle de temps où l'aiguille se déplace 25 dans la buse, les butées 11 permettent de garantir à chaque instant un positionnement précis des orifices 6 et 7 vis-à-vis de l'orifice 3. Par ailleurs, de manière à assurer l'injection du carburant quelle que soit la pression d'injection régnant sous l'aiguille de l'injecteur, la distance entre le bord inférieur du trou supérieur et le bord supérieur du trou inférieur dans le moyen d'adaptation est égale au rayon du trou situé dans 5 le corps de la buse. En particulier, lors du coulissement du moyen d'adaptation les deux trous superposés restent chacun partiellement alimentés. Selon une variante du mode de réalisation décrit ci-dessus, l'orifice inférieur 7 du moyen d'adaptation possède un diamètre qui varie dans la lo direction de traversée du carburant. A titre d'exemple, la figure 3 montre un orifice 7 dont le diamètre initial est égal à celui de l'orifice 3 au niveau d'une interface entre le moyen d'adaptation et le corps de la buse. Puis, sur un premier tiers de la longueur de l'orifice 7, le diamètre 15 décroît progressivement. Enfin, sur les deux derniers tiers de ladite longueur, le diamètre reste constant. De cette manière, on réalise un canal de circulation de carburant entre l'intérieur de la buse et la chambre de combustion dont une génératrice 20 possède une forme avec une transition prédéterminée. Cette transition permet d'utiliser un diamètre de sortie de trou plus petit, ayant donc une perméabilité plus faible, ce qui est bénéfique en charge partielle. Bien entendu, une telle transition peut être formée pour d'autres 25 orifices prévus dans le moyen d'adaptation. Selon une autre variante encore de l'invention, le boîtier est conformé pour guider le moyen d'adaptation lors d'un coulissement. Tel que représenté à titre d'exemple non limitatif à la figure 4, la paroi interne du boîtier comporte à cet effet des gorges 12. On notera ici que dans cet exemple, le boîtier et le moyen d'adaptation ont tous deux une forme généralement cylindrique d'axe longitudinal parallèle à l'axe X. Les gorges 12 s'étendent le long du boîtier et accueillent un ergot 13 ou une rainure 13 solidaire du moyen d'adaptation. Plus précisément, ces ergots se trouvent à la surface externe du corps de la buse et font saillies vers l'extérieur en s'étendant selon l'axe X dans ce mode de réalisation. Ainsi, lorsque le moyen d'adaptation est sollicité par les forces précitées, il coulisse le long des gorges 12, mais ne peut se mouvoir en 15 rotation autour de l'axe longitudinal précité. En d'autres termes, le moyen d'adaptation ne possède pas d'autre liberté de mouvement que celle prévue pour le coulissement. Ainsi, cette variante permet avantageusement d'améliorer encore la précision de positionnement des orifices 6 et 7 vis-à-vis de l'orifice 3. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à ce qui a été décrit ci-dessus. En particulier, on peut prévoir que le moyen d'adaptation comporte autant de paires d'orifices 6 et 7 dans le moyen d'adaptation qu'il existe d'orifices 3 dans le corps de la buse. A cet égard, la figure 4 correspond à un moyen d'adaptation avec quatre paires d'orifices 6, 7 (6a-d/7a-d associé à 3a-d, respectivement), ces paires étant réparties autour de l'axe central du boîtier. Le moyen d'adaptation peut alors avoir une forme cylindrique 5 entourant la buse. En outre, il peut comporter autant d'orifices que d'angles d'injection nécessaires. On a décrit ci-dessus un mode de réalisation d'un injecteur pour moteur diesel de type HCCI, mais ce mode de réalisation peut être adapté de manière évidente par l'homme du métier pour un moteur diesel à injection directe conventionnel, ou encore pour tout autre type de moteur dont les performances peuvent dépendre notamment de l'angle d'introduction du carburant dans la chambre de combustion. Dans le même esprit, le moyen d'adaptation peut être contrôlé pour faire varier ledit angle en fonction du niveau de charge moteur comme décrit précédemment, mais également en fonction d'un régime moteur ou tout autre paramètre apte à définir une condition de fonctionnement du moteur. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant pour moteur comprenant une buse (1) comportant un corps (2) muni d'au moins un orifice (3) apte à injecter le carburant dans une direction prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen d'adaptation (5) apte à modifier la direction de l'injection du carburant par rapport à un axe principal de l'injecteur. 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'adaptation comporte deux orifices (6, 7) conformés pour que le carburant 10 soit apte à les traverser selon deux directions différentes, respectivement. 3. Injecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux orifices sont disposés l'un au-dessus de l'autre dans une direction parallèle à l'axe principal de l'injecteur. 4. Injecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 15 que le moyen d'adaptation est apte à coulisser suivant une direction parallèle à l'axe principal de l'injecteur. 5. Injecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'adaptation est intégré dans un boîtier (8) solidaire d'une paroi de la buse, et en ce que le boîtier comporte une chambre interne (9) en communication avec l'intérieur de la buse au moyen d'un orifice (14) de sorte que le carburant puisse entrer à l'intérieur de la chambre et ainsi solliciter le moyen en coulissement dans une direction donnée en fonction d'une pression d'entrée du carburant. 6. Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier comporte en outre un moyen (10) apte à exercer sur le moyen d'adaptation une force opposée à ladite direction donnée de sorte que ce dernier puisse coulisser dans ces deux directions opposées en fonction de la pression d'entrée de carburant. 7. Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen (10) exerçant une force opposée à ladite direction donnée est un moyen élastique (10). 8. Injecteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le moyen (10) exerçant une force opposée à ladite direction donnée est un ressort (10) dont le tarage est choisi en fonction d'une amplitude de coulissement souhaitée pour une pression d'entrée donnée de carburant. 9. Injecteur selon l'une des revendications 5 à 8 précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (8) comprend en outre deux butées (11) pour limiter l'amplitude du coulissement. 10. Injecteur selon l'une des revendications 5 à 9 précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (8) est conformé pour guider le moyen d'adaptation lors de 20 son coulissement. 11. Injecteur selon l'une des revendications 5 à 10 précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (8) possède au moins une gorge (12) s'étendant dans l'axe de coulissement et accueillant une rainure (13) ou un ergot (13) solidaire du moyen d'adaptation (5). 12. Procédé de commande d'un moteur comportant un injecteur comprenant un corps (2) muni d'au moins un orifice (3) apte à injecter un carburant dans une direction prédéterminée, caractérisé en ce que l'on modifie la direction de l'injection du carburant en fonction de conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur.