Brevet FR2921109A1 — publié le 20090320

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN MELANGE AIR/CARBURANT D'UN CYLINDRE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. [0001] L'invention a pour objet un procédé et un dispositif d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à injection indirecte comprenant au moins deux conduits d'admission d'air. [0002] Afin de réduire la consommation des moteurs à injection indirecte, il est nécessaire que ces derniers puissent io fonctionner en mode stratifié à faible charge. La combustion est dite stratifiée quand une zone de la chambre de combustion contient un mélange plus riche que le reste de la chambre. Généralement, la zone enrichie en carburant se trouve globalement à proximité de la bougie de manière à enflammer 15 plus facilement le mélange. Le reste de la chambre de combustion contient un mélange air/carburant qualifié de pauvre. [0003] Plus concrètement, l'alimentation stratifiée d'un moteur à injection indirecte comportant au moins deux conduits d'admission d'air peut s'effectuer suivant un mode connu de l'art 20 antérieur, en injectant au cours de la phase d'admission du carburant dans les deux conduits d'admission d'air puis en coupant l'alimentation en carburant dans l'un des conduits. De ce fait la chambre de combustion est alimentée simultanément par un mélange air/carburant venant d'un des conduits et par de l'air 25 uniquement venant de l'autre conduit. [0004] L'alimentation stratifiée suivant ce mode repose sur des procédés connus de l'art antérieur qui utilisent un injecteur par conduit d'alimentation en air. Ainsi, au cours de la phase d'admission, on désactive un des injecteurs de manière à ce que le conduit correspondant n'achemine plus que de l'air dans la chambre de combustion, le ou les autres conduits continuant à alimenter la chambre de combustion en mélange air/carburant. [0005] Toutefois, ces procédés nécessitent d'employer plusieurs injecteurs. [0006] C'est pourquoi, la présente invention a pour objet de simplifier les procédés d'alimentation en mélange air/carburant des moteurs à injection indirecte destinés à fonctionner en io régime stratifié. [0007] Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre d'un moteur à combustion interne comprenant au moins deux conduits d'admission d'air, un injecteur de carburant doté d'un premier et 15 d'un second ensemble d'ouvertures orientées de sorte à alimenter respectivement le premier et le second conduit d'admission, des moyens pour obturer les ensembles d'ouvertures, caractérisé en ce que, lors de la phase d'admission - On ouvre les ensembles d'ouvertures de manière à 20 alimenter chaque conduit d'admission pendant une durée t0, - puis on obture l'un des ensembles d'ouvertures, de sorte qu'il n'alimente plus en carburant le conduit correspondant. 25 [0008] L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé. [0009] Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre d'un moteur à combustion interne, comportant deux conduits d'admission d'air, un injecteur de carburant doté d'un premier et d'un second ensemble d'ouvertures orientées de sorte à alimenter respectivement le premier et le second conduit d'admission, caractérisé en ce que l'injecteur de carburant comprend des aiguilles aptes à obturer respectivement le premier et le second ensemble d'ouvertures. io [00010] Selon certaines caractéristiques, l'injecteur de carburant comprend une cavité scindée en deux parties suivant une cloison, chacune des parties comprenant un seul ensemble d'ouvertures. [00011] Selon d'autres caractéristiques, les aiguilles sont 15 concentriques entre elles. [00012] Selon d'autres caractéristiques, le mouvement des aiguilles est piloté au moyen d'un système piézo-électrique ou d'un système à solénoïde. [00013] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la 20 lecture de la description ci-après effectuée, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1A schématise le fonctionnement d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention avec une injection de carburant dans un seul conduit, l'autre conduit ne véhiculant 25 que de l'air. - La figure 1B schématise le fonctionnement d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention avec une injection de carburant dans les deux conduits. - La figure 1C représente une coupe longitudinale d'un injecteur conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. - La figure 1 D représente une coupe transversale d'un injecteur conforme au premier mode de réalisation de l'invention. - La figure 2A représente une coupe longitudinale d'un injecteur conforme à un perfectionnement du premier mode io de réalisation de l'invention. - La figure 2B représente une coupe transversale d'un injecteur conforme au perfectionnement du premier mode de réalisation de l'invention. - La figure 3A représente une coupe longitudinale d'un 15 injecteur conforme à un second mode de réalisation de l'invention. - La figure 3B représente une coupe transversale d'un injecteur conforme au second mode de réalisation de l'invention 20 - Les figures 4A, 4B, 4C, 4D représentent chacune une vue de dessous d'un injecteur selon plusieurs variantes de réalisation. - Pour chaque figure, les mêmes pièces comportent les mêmes références. 25 [00014] Les figures 1A et 1B représente schématiquement un dispositif d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre 7 d'un moteur à injection indirecte, deux conduits 6a et 6b acheminant de l'air dans le cylindre 7. Un injecteur 1 est agencé de manière à pouvoir injecter du carburant dans chacun des conduits 6a et 6b. La figure 1A présente le dispositif d'alimentation lorsque le conduit 6a n'est plus alimenté en carburant. L'alimentation en carburant s'effectue uniquement par le conduit 6b puisque l'injecteur 1 n'injecte du carburant que dans le conduit 6b. Dans ce cas, la combustion dans le cylindre 7 io s'effectue en mode stratifié. En revanche, sur la figure 1 B, l'injecteur 1 injecte du carburant dans les deux conduits 6a et 6b. Dans ce cas, la combustion dans le cylindre 7 s'effectue en mode homogène. [00015] La figure 1C est une vue schématique en coupe 15 longitudinale d'un injecteur 1 suivant un premier mode de réalisation de l'invention. L'injecteur 1 est composé d'un corps 20 présentant un axe de symétrie 5 et renfermant une cavité 4. Le corps 20 comporte un méplat 22 perpendiculaire à l'axe 5 et intégrant des ensembles d'ouvertures 21a et 21 b. Les ouvertures 20 de l'ensemble 21a permettent d'alimenter le conduit 6a et les ouvertures de l'ensemble 21b permettent d'alimenter le conduit 6b. Pour ce faire, les ouvertures étant matérialisées chacune par un canal creusé dans le méplat 22, il suffit d'orienter chacun des canaux suivant l'une ou l'autre des directions correspondant au 25 conduit 6a ou 6b. A l'intérieur de la cavité 4 se trouvent deux aiguilles 3a et 3b. L'aiguille 3a, respectivement l'aiguille 3b, est pilotable en translation suivant l'axe 5 entre une première position obturant l'ensemble des ouvertures 21 a, respectivement l'ensemble des ouvertures 21 b, et une seconde position laissant 30 l'ensemble des ouvertures 21 a, respectivement l'ensemble des ouvertures 21 b, dégagé. Ainsi, lorsque la cavité 4 est alimentée en carburant, il est possible d'obturer l'un ou l'autre des ensembles d'ouvertures 21a et 21 b, de sorte qu'un seul des deux conduits d'admission est alimenté en carburant. [00016] Avantageusement, suivant un perfectionnement du mode de réalisation exposé précédemment, et tel que représenté sur les figures 2A et 2B, la cavité 4 est scindée longitudinalement en deux compartiments au moyen d'une cloison 23. Ainsi, lorsqu'une des aiguilles 3a, respectivement 3b, obture l'un des io ensembles d'ouvertures 21 a, respectivement 21 b, et lorsque le carburant arrive dans la cavité 4 depuis une alimentation non représentée sur les figures, le différentiel de pression existant entre chacun des compartiments n'est pas préjudiciable à l'écoulement du carburant au travers de l'ensemble d'ouvertures 15 non obturé. [00017] Suivant un autre mode de réalisation et tel que représenté sur les figures 3A et 3B, les éléments mobiles 3'a, 3'b sont deux aiguilles concentriques entre elles, en translation suivant l'axe longitudinal 5 de l'injecteur. Le corps 20 de 20 l'injecteur 1 présente une surface conique 22' et les aiguilles concentriques 3'a et 3'b admettent une extrémité également conique de sorte que ladite extrémité est apte à s'emboîter dans la surface 22'. La surface conique 22' intègre les ensembles d'ouvertures 21'a et 21'b. Les ouvertures de l'ensemble 21'a 25 permettent d'alimenter le conduit 6a et les ouvertures de l'ensemble 21'b permettent d'alimenter le conduit 6b. Pour ce faire, les ouvertures étant matérialisées chacune par un canal creusé dans la surface conique 22', il suffit d'orienter chacun des canaux suivant l'une ou l'autre des directions correspondant au conduit 6a ou 6b. Ainsi, l'aiguille 3'a, respectivement 3'b, peut translater entre deux positions, l'une des positions correspondant à l'obturation de l'ensemble d'ouvertures 21'a, respectivement 21'b. [00018] Avantageusement, le pilotage de chaque aiguille 3a et 3b s'effectue au moyen d'un système piézoélectrique ou bien à solénoïde, de sorte que l'obturation des ensembles d'ouverture s'effectue de manière instantanée et précise. Ainsi, pendant un temps d'injection même faible, il sera possible de couper io l'alimentation en carburant dans un conduit au moment exact choisi. [00019] L'Homme du Métier saura déterminer la durée tO pendant laquelle les ensembles d'ouvertures 21 a, 21b; 21'a, 21'b alimentent chaque conduit d'admission 6a, 6b. En effet, la durée 15 tO dépend de divers paramètres comme la perméabilité de l'injecteur, la stratification recherchée. [00020] Les figures 4A, 4B, 4C, 4D présentent une vue de dessous d'un injecteur 1 comportant des agencements différents pour les ensembles d'ouvertures. Pour chacun des modes de 20 réalisation présentés, l'Homme du Métier saura définir, en fonction de la perméabilité souhaitée pour l'injecteur, le nombre et les dimensions des ouvertures des ensembles 21a et 21 b, respectivement 21 'a et 21 'b. [00021] 11 apparaît ainsi que l'invention permet de faire 25 l'économie d'un injecteur par rapport à l'art antérieur, grâce à un dispositif d'alimentation unique capable d'alimenter avec précision deux conduits d'admission indépendamment l'un de l'autre. [00022] De plus, les dispositifs conforment à l'invention peuvent également être utilisés pour générer de l'aérodynamique du type swirl ou tumble. [00023] En effet, afin de réduire les émissions issues de la combustion et d'optimiser la puissance des moteurs à injection indirecte comportant au moins deux conduits d'admission, il est connu de générer de l'aérodynamique dans la chambre de combustion lors de l'admission du mélange air/carburant, en obturant partiellement ou totalement l'un des conduits io d'admission. Plus exactement, le fait d'admettre le mélange air/carburant au moyen d'un seul conduit d'admission génère dans la chambre de combustion un mouvement tourbillonnaire. Ce mouvement tourbillonnaire est qualifié de swirl si le mouvement de rotation s'effectue autour de l'axe du cylindre, et de tumble si 15 le mouvement de rotation s'effectue autour d'un axe perpendiculaire à celui du cylindre. [00024] Toutefois, lorsque l'ouverture d'une soupape est désactivée ou bien lorsqu'un conduit est obturé, l'alimentation en carburant dudit conduit doit aussi être coupée afin d'éviter que du 20 carburant ne stagne dans le conduit. [00025] Ainsi, en utilisant un dispositif d'alimentation en mélange air/carburant conforme à l'invention et doté de moyens pour obturer un des conduits d'admission tels que les systèmes visant à désactiver l'ouverture d'une soupape, les systèmes à 25 boisseau, à coulisseau, ou de slider, il est possible d'obturer l'ensemble d'ouvertures correspondant au conduit d'admission obturé. De cette façon, le conduit d'admission obturé n'est plus alimenté en carburant. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre (7) d'un moteur à combustion interne comprenant au moins deux conduits d'admission d'air (6a, 6b), un injecteur de carburant (1) doté d'un premier (21 a ; 21'a) et d'un second (21 b ; 21'b) ensemble d'ouvertures orientées de sorte à alimenter respectivement le premier (6a) et le second (6b) conduit d'admission, des moyens (3a, 3b; 3'a, 3'b) pour obturer les ensembles d'ouvertures (21 a, 21b; 21'a, 21'b), caractérisé en ce que, lors de la phase d'admission On ouvre les ensembles d'ouvertures (21 a, 21b; 21'a, 21'b) de manière à alimenter en carburant chaque conduit d'admission (6a, 6b) pendant une durée t0, puis on obture l'un des ensembles d'ouvertures (21 a, 21b; 21'a, 21'b), de sorte qu'il n'alimente plus en carburant le conduit correspondant. 2. Dispositif d'alimentation en mélange air/carburant d'un cylindre (7) d'un moteur à combustion interne, comportant au moins deux conduits d'admission d'air (6a, 6b), un injecteur de carburant (1) doté d'un premier (21 a ; 21'a) et d'un second (21 b ; 21'b) ensemble d'ouvertures orientées de sorte à alimenter respectivement le au moins premier (6a) et le au moins second (6b) conduit d'admission, caractérisé en ce que l'injecteur de carburant (1) comprend des aiguilles (3a; 3'a) et (3b ; 3'b) aptes à obturer respectivement le premier (21 a ; 21'a) et le second (21 b ; 2921109 lo 21 'b) ensemble d'ouvertures. 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'injecteur de carburant (1) comprend une cavité (4) scindée en deux parties suivant une cloison 5 (23), chacune des parties comprenant un seul ensemble d'ouvertures (21 a) ou (21 b). 4. Dispositif d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aiguilles (3'a, 3'b) sont concentriques entre elles. 10 5. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le mouvement des aiguilles (3a, 3b; 3'a, 3'b) est piloté au moyen d'un système piézo-électrique ou d'un système à solénoïde. 15