Brevet FR2891875A3 — publié le 20070413

FR 2891875 A3 20070413 FR 0510257 A 20051007 Dispositif d'injection à rampe commune pour moteur à combustion interne et injection de carburant. La présente invention concerne un dispositif d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne et injection de carburant, par exemple un moteur Diesel, à rampe d'injection commune, classiquement appelé moteur à injection par "common rail". Plus particulièrement, elle concerne les moyens visant à supprimer ou au moins limiter les interactions entre différentes injections, pour que les paramètres effectifs de chaque injection, tels que la durée de l'injection, le débit et la pression, soient le plus précisément possibles les paramètres désirés. Dans les systèmes d'injection dits "common rail" ou "à rampe commune" (diesel, essence ou tout autre carburant), chaque injection engendre, dans le circuit de carburant haute pression, des ondes de pression responsables d'interactions entre les injections. Ces interactions se traduisent par une mauvaise maîtrise de la quantité de carburant introduite dans le cylindre, rendant ainsi très difficile la mise au point des moteurs pendant les phases de développement, et engendrant des évolutions de leur comportement pendant la durée de vie du moteur. Ce problème est de plus en plus critique avec l'apparition des injections multiples autorisées par les nouveaux systèmes d'injection. Ce procédé, qui vise à satisfaire des normes de dépollution de plus en plus contraignantes, consiste à découper une injection, utile pour un cycle du moteur, en plusieurs injections plus petites, décalées dans le temps de manière à avoir un effet globalement optimal du point de vue de la combustion, des rejets, du fonctionnement des dispositifs annexes du moteur, tel que pot catalytique, filtre à particule, etc. Dans les systèmes d'injection actuels à rampe commune, le débit de carburant injecté est fonction de la durée de pilotage de l'injecteur et de la pression dans le circuit hydraulique haute pression. Une cartographie implantée dans le calculateur qui gère ces paramètres permet de calculer la durée de pilotage de l'injecteur sur la base du débit demandé (capteur d'accélération) et de la pression appliquée (capteur de pression sur rampe). Dans le cas de l'utilisation de deux injections consécutives, et afin de maîtriser la quantité de carburant introduite, l'interaction entre les deux injections est corrigée par une deuxième cartographie qui modifie le temps d'injection de la deuxième injection en fonction de la précédente, pour que globalement la quantité de carburant injectée soit correcte. Une autre solution consiste en une correction du temps d'activation des injecteurs lors de l'injection n 2 à l'aide d'un algorithme estimant les variations de la quantité injectée, dues à l'injection précédente. Pour les solutions du premier type, la deuxième cartographie ne peut être établie qu'une fois figés les paramètres de l'injection précédente puisque les oscillations de pression en dépendent. Cette solution est donc par construction inactive pendant la phase de mise au point. Les solutions du deuxième type sont très difficiles à mettre au point, compte tenu du nombre important de paramètres à prendre en compte pour écrire l'algorithme de correction (dimensions géométriques du circuit de carburant, pression d'injection, température, quantité injectée lors de la première injection, quantité injectée lors de la deuxième injection, intervalle de temps séparant les deux injections, etc.). De plus, ces solutions sont très sensibles aux dispersions industrielles de fabrication et à l'usure en cours de service. Par ailleurs, il est connu, par exemple par EP-780569, EP-1217202 et FR2845129, que les ondes de pression se propageant dans la ligne hydraulique de transport du carburant peuvent être amorties en insérant en sortie de la rampe commune d'alimentation un artifice hydraulique, tel qu'un ajutage calibré ou une restriction fonctionnant en écoulement en couche mince, de manière à créer une perte de charge propre à un tel amortissement. Cependant, pour ne pas pénaliser la pression d'injection pendant l'ouverture de l'injecteur, on cherche à minimiser les pertes de charge globales. La forme des artifices hydrauliques insérés en sortie de la rampe commune résulte donc d'un compromis entre l'atténuation des oscillations de pression et l'inévitable chute de pression d'injection qui résulte de ces restrictions. La figure 1 illustre schématiquement les besoins requis pour un fonctionnement optimal : - les pertes de charge créées par l'artifice hydraulique, ici l'ajutage calibré 4, situé à l'entrée du tube 3 reliant la rampe commune 1 à l'injecteur 2, devraient être importantes dans le sens de l'injecteur vers la rampe, afin d'atténuer les ondes de pression remontant le long du tube 3 haute pression pour se réfléchir en sortie de rampe au niveau de l'artifice hydraulique 4, - dans le sens contraire, c'est à dire de la rampe commune 1 vers l'injecteur 2, les pertes de charges devraient être faibles pour limiter la chute de pression, néfaste vis-à-vis des performances du moteur. Pour tenter d'atténuer les ondes de pression remontant dans le tube haute pression vers la rampe commune, sans cependant créer une restriction source de perte de charge supplémentaire, il a aussi été proposé, par le document DE-19720913, de placer autour de la rampe commune, et au niveau de chacune de ses sorties, un deuxième tube, sensiblement coaxial à celui formant la rampe commune, ce deuxième tube formant avec la rampe une chambre annulaire, et le tube d'injecteur haute pression étant raccordé sur cette chambre, en un point distant de l'orifice correspondant de la rampe commune. Ainsi, la présence de cette chambre, combinée avec l'orifice de sortie de la rampe commune, assure un amortissement des ondes remontant du dit tube, ces ondes se dissipant dans la chambre et étant freinées, dans le sens injecteur-rampe commune, par l'orifice de la dite rampe, sans besoin de réduire sensiblement la section de ce dernier. Cependant, si cet orifice de faible dimension est favorable en terme d'atténuation des oscillations de pression, il reste défavorable du point de vue de la chute de pression d'injection engendrée. La présente invention a pour but d'apporter une nouvelle solution au problème des interactions des injections dans uns système d'injection à rampe commune et vise en particulier à fournir un nouveau dispositif d'injection apte à amortir les ondes de pressions générées dans la ligne d'injection. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne et injection de carburant comportant une rampe d'injection commune s'étendant selon une direction axiale et comportant un orifice d'entrée et des orifices de sortie sensiblement radiaux répartis le long de la rampe selon la direction axiale et reliés chacun à un injecteur, caractérisé en ce que la rampe commune comporte, face à chaque orifice de sortie, un obstacle située à l'intérieur de la rampe et de forme adaptée à réfléchir des ondes de pression provenant des dits orifices de sortie. Ces obstacles permettent de maîtriser les réflexions des ondes de pression émises par les injecteurs, se propageant dans le circuit haute pression, et parvenant à la rampe commune par ses orifices de sortie. De plus, en jouant sur la forme de ces obstacles et le phasage entre injections, ces obstacles peuvent contribuer à une augmentation de la pression d'injection favorable en terme de performances moteur. L'onde arrivant à un orifice de sortie peut ainsi être soit dispersée par réflexion sur un obstacle de forme convexe situé face au dit orifice, soit renvoyée vers sa source, c'est à dire vers le tube d'injecteur raccordé à l'orifice de sortie concerné, par réflexion sur un obstacle de forme concave placé également en face du dit orifice. La disposition et la constitution des obstacles peuvent faire l'objet de diverses variantes, la rampe pouvant être forgée ou préférentiellement mécano soudée pour mieux accommoder des formes d'obstacles qui peuvent être complexes. Selon des dispositions complémentaires de l'invention, alternatives ou pouvant être combinées entre elles : - les obstacles sont formés sur une paroi de la 25 rampe située face aux orifices de sortie, - les obstacles sont formés sur une paroi d'une barre intérieure placée à l'intérieur de la rampe, parallèlement à celle-ci, - les obstacles sont formés d'éléments 30 rapportés liés à paroi interne de rampe, - les obstacles sont formés de gorges réalisées sur la barre intérieure cylindrique, ces gorges ayant préférentiellement une section semi-circulaire, - l'orifice d'entrée est situé vers le milieu de la rampe. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un exemple de réalisation d'une rampe commune d'injection conforme à l'invention et de deux variantes de réalisation. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de principe d'un dispositif d'amortissement des ondes de pression selon l'art antérieur, déjà commenté précédemment, - la figure 2 est une vue simplifiée en coupe axiale de la rampe, dans le mode de réalisation préféré, - les figures 3 à 4 illustrent des variantes de réalisation de l'invention. La rampe commune d'injection représentée figure 2 comporte un tube extérieur 11 et une barre intérieure 12, qui peut être tubulaire, le tube extérieur 11 et la barre intérieure 12 étant sensiblement coaxiaux. Les extrémités de la rampe sont obturées par des parois d'extrémité 13. Sensiblement à mi-longueur, le tube extérieur comporte un orifice d'entrée 14, relié à la pompe d'injection, non représentée. Le tube extérieur comporte une rangée d'orifices de sortie 15, reliés chacun à un injecteur, non représenté, et alignés selon une génératrice du tube extérieur. La barre intérieure 12 comporte, face à chaque orifice de sortie 15, des obstacles constitués par des gorges 16 annulaires, de section semi-circulaire. Ces gorges constituent donc, juste face aux orifices de sortie 15, des obstacles présentant une forme concave, comme on le voit bien figure 2, propre à réfléchir les ondes de pression vers les orifices de sortie. Dans la variante de la figure 3, les obstacles sont constitués d'éléments rapportés 17 de forme convexe liés à paroi interne de la rampe et situés respectivement face aux orifices de sortie 15. D'autres éléments convexes 18 sont aussi disposés du côté des orifices de sortie 15, entre ceux-ci, de manière à créer des séparations supplémentaires entre les orifices de sortie, formant des zones aptes à diffuser les ondes réfléchies sur les éléments convexes 17 leur faisant face. Dans la variante de la figure 4, les obstacles sont formés par des formes creuses 19 réalisées sur la paroi de la rampe située face aux orifices de sortie 15, ces formes constituant des zones convexes à l'intérieur de la rampe, en face de chaque orifice de sortie 15. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne et injection de carburant comportant une rampe d'injection commune (1) s'étendant selon une direction axiale et comportant un orifice d'entrée (14) et des orifices de sortie (15) sensiblement radiaux répartis le long de la rampe selon la direction axiale et reliés chacun à un injecteur, caractérisé en ce que la rampe commune comporte, face à chaque orifice de sortie (15), un obstacle (16, 17, 19) situé à l'intérieur de la rampe et de forme adaptée à réfléchir des ondes de pression provenant des dits orifices de sortie. 2. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles (16) sont de forme concave. 3. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles (17, 19) sont de forme convexe. 4. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles (17, 19) sont formés sur une paroi de la rampe située face aux orifices de sortie. 5. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles (16) sont formés sur une paroi d'une barre intérieure (12) placé à l'intérieur de la rampe, parallèlement à celle-ci. 5 6. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les obstacles sont formés d'éléments rapportés (17) liés à paroi interne de la rampe. 7. Dispositif d'injection selon la revendication 5, caractérisé en ce que les obstacles sont formés de gorges (16) réalisées sur la barre intérieure cylindrique (12). 10 8. Dispositif d'injection selon la revendication 7, caractérisé en ce que les gorges (16) ont une section semi-circulaire. 15 9. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rampe (1) est réalisée en construction mécano-soudée. 10. Dispositif d'injection selon la 20 revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (14) est situé vers le milieu de la rampe (1). 25