Brevet FR2919352A1 — publié le 20090130

La présente invention concerne un injecteur de carburant pour moteur de véhicule automobile. Le moteur thermique d'un véhicule automobile 5 comprend des injecteurs visant à introduire du carburant dans ses cylindres en vue de leur combustion. Ces injecteurs sont soumis à un environnement difficile compte tenu des hautes pressions auxquelles sont injectés les carburants, notamment dans le cas des 10 moteurs diesels. Malgré ces conditions difficiles, l'optimisation du fonctionnement d'un moteur est nécessaire pour réduire la consommation du véhicule et le taux des rejets nocifs lors de son fonctionnement. 15 Dans ce cadre, une distribution optimisée du carburant dans la chambre de combustion d'un cylindre est un paramètre essentiel. Or les injecteurs selon l'art antérieur sont classiquement fixés par rapport au cylindre de telle 20 sorte qu'ils effectuent une même distribution de carburant pour tout point de fonctionnement du moteur. De fait, la distribution de carburant dans le cylindre résulte d'un compromis vis-à-vis des différents points de fonctionnement du moteur. Dès lors, ce 25 compromis ne permet pas d'injecter le carburant selon une distribution optimale pour chaque point de fonctionnement du moteur. Un compromis sur la distribution de carburant dans un cylindre est aussi requis lorsqu'un même injecteur est 30 destiné à équiper différents moteurs. Dans ce cas, cet injecteur doit prendre en compte les structures propres à chaque chambre de combustion pour injecter du carburant dans ces dernières. La présente invention vise à fournir un injecteur 35 pour moteur diesel qui optimise l'injection de carburant dans une chambre de combustion en fonction du point de fonctionnement du moteur et/ou de la structure de cette chambre. C'est pourquoi, l'invention concerne un injecteur de carburant pour moteur de véhicule automobile, cet injecteur comprenant une buse munie de sorties destinées à introduire le carburant dans une chambre à combustion, ces sorties pouvant être alternativement maintenues ouvertes ou fermées par le coulissement d'une aiguille dans cette buse, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déplacement de la buse dans l'injecteur permettant de déplacer les sorties de carburant dans la chambre de combustion. Grâce à l'invention, l'injection du carburant dans une chambre de combustion peut s'effectuer avec une répartition, ou distribution, de ce carburant adaptée à la forme de cette chambre et au point de fonctionnement du moteur, notamment en termes de couple et de régime. De fait, le déplacement de la buse dans l'injecteur permet de déplacer les sorties de carburant dans la chambre de combustion. Dès lors, l'injection de carburant dans cette chambre peut être effectuée avec une distribution adaptée aux conditions de fonctionnement du moteur de façon constante. Dans une réalisation, la chambre à combustion étant munie d'un piston, les moyens de déplacement permettent de déplacer les sorties de la buse selon une direction parallèle à une direction de déplacement du piston dans le cylindre. Selon une réalisation, les moyens de déplacement comprennent une cavité pouvant déplacer la buse par une différence de pression de carburant présent dans cette cavité et venant au contact de la buse. Dans une réalisation, les moyens de déplacement comprennent une cavité, maintenant mobile en translation 35 la buse dans l'injecteur, munie : - D'un ressort venant au contact, d'une part, d'une paroi supérieure de la cavité et, d'autre part, d'une extrémité de la buse opposée aux sorties de carburant, - d'une électrovanne de commande et - de guides de carburant dans cette cavité, chacun de ces guides permettant un débit distinct de carburant 5 dans la cavité. Selon une réalisation, dans ses positions extrêmes, la buse vient en butée contre des parois coniques de l'injecteur de façon à assurer une étanchéité. L'invention concerne également un procédé 10 d'admission de carburant dans un moteur de véhicule automobile au moyen d'un injecteur comprenant une buse munie de sorties destinées à introduire du carburant dans une chambre à combustion, ces sorties pouvant être alternativement maintenues ouvertes ou fermées par le 15 coulissement d'une aiguille dans cette buse, caractérisé en ce qu'on utilise un injecteur comprenant des moyens de déplacement de la buse dans l'injecteur permettant de déplacer les sorties de carburant dans la chambre de combustion. 20 Dans une réalisation, le déplacement de la buse dans la chambre de combustion est réglé en fonction de la zone de fonctionnement du moteur. Selon une réalisation, lorsqu'un déplacement faible est optimal, la buse est maintenue en une unique position 25 de telle sorte que seule l'aiguille est déplacée. Dans une réalisation, la buse suit l'injecteur sur sa fin de course de compression et son début de course de détente. Selon une réalisation, la buse se déplace en sens 30 inverse du mouvement d'un piston situé dans la chambre de combustion. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui 35 est faite au regard des dessins annexés et sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un injecteur conforme à l'invention, et - la figure 2 est un schéma représentatif du fonctionnement d'un injecteur conforme à l'invention. En référence à la figure 1, un injecteur 1 de carburant 4 pour moteur de véhicule automobile est classiquement muni d'une buse 2. Cette buse 2 présente des sorties 10 situées dans une chambre à combustion 3 de façon à permettre l'injection de carburant dans cette chambre 3. A cet effet, ces sorties sont alternativement 10 maintenues ouvertes ou fermées par le coulissement d'une aiguille 6 dans la buse 2. Ainsi, l'aiguille 6 peut bloquer l'arrivée de carburant 4 dans ces sorties 10 dans la position fermée représentée sur la figure 1. 15 Dans une position ouverte non représentée, l'aiguille 6 coulisse dans la buse 2 et permet l'arrivée de carburant dans les sorties 10 via des canaux d'injection comme représenté par des flèches unidirectionnelles. 20 Conformément à l'invention, l'injecteur 1 comprend des moyens de déplacement de la buse 2 pouvant déplacer les sorties de carburant dans la chambre de combustion 3 sans nécessiter un déplacement de l'injecteur. En d'autres termes, la buse 2 peut être déplacée à 25 l'intérieur de l'injecteur 1 tandis que ce dernier restant fixe par rapport à la chambre de combustion 3. Pour cela, la buse 2 est maintenue mobile, en translation, dans l'injecteur 1 grâce à ses surfaces de coulissement 112 et 122 venant en contact respectif avec 30 des surfaces de coulissement 111 et 122 de l'injecteur. Une première zone de coulissement est ainsi formée dans une cavité 17 dont les parois en vis-à-vis sont formées par les surfaces de coulissement 111 du corps de l'injecteur 1. 35 Cette cavité 17 permet par ailleurs le contrôle du déplacement de la buse 2 au moyen : - d'un ressort 8 venant au contact, d'une part, de la paroi supérieure de la cavité 17 et, d'autre part, de l'extrémité de la buse 2 opposée aux sorties 10 de carburant 4, - d'une électrovanne de commande 7 et - de guides 13 et 14 de carburant dans cette cavité 17, ces guides 13 et 14 permettant un débit distinct de carburant dans la cavité 17. Ce carburant admis dans la cavité 17 agit, sous l'effet de sa pression, sur la buse 2 selon un sens distinct selon qu'il est issu du guide 13 ou 14. De fait, le carburant admis via le guide 13 tend à déplacer la buse 2 vers l'intérieur de la chambre à combustion 3 tandis que le carburant issu du guide 14 tend à déplacer la buse 2 vers l'intérieur de l'injecteur 1. Dès lors, les déplacements de la buse 2 peuvent être contrôlés en modifiant les rapports de pression du carburant venant au contact de la buse 2 dans la cavité 17, par exemple au moyen d'une électrovanne 7. Lorsque la pression du carburant dans l'ensemble de la cavité 17 est pratiquement identique, le ressort 8 place la buse 2 dans une position d'équilibre. Une seconde zone 12 de coulissement est formée à proximité des sorties 10 au moyen des surfaces de coulissement 121 du corps de l'injecteur 1 venant au contact de surfaces 122 de la buse 2 en vis-à-vis. Dans sa position extrême, la buse 2 vient en butée contre des parois coniques de façon à assurer une parfaite étanchéité de l'injecteur. Comme montré sur la figure 2, un tel injecteur 1 peut déplacer les sorties de carburant dans la chambre 3 de combustion afin d'optimiser la distribution de carburant dans cette chambre. Le temps de déplacement de la buse 2 dans l'injecteur 1 est fonction du rapport de la restriction de section du guide 13 vis-à-vis du guide 14, de la pression du carburant et de la raideur du ressort 8. L'ensemble de ces paramètres sont pris en compte pour permettre des déplacements de la buse 2 avec une vitesse proche de la vitesse de déplacement du piston, en vis-à-vis de la buse, à son point mort haut (PMH) pour un régime choisi. Par ailleurs, différents procédés d'injection de carburant peuvent être mis en oeuvre : - Selon un premier procédé, l'enfoncement de la buse dans la chambre à combustion, dénommée par la suite NTP pour Nozzle Tip Protrusion en anglais, est réglée en fonction de la zone de fonctionnement du moteur et notamment selon sa charge. Lorsqu'une NTP basse est optimale, la buse 2 est maintenue en une unique position de telle sorte que seule 15 la commande de l'aiguille est activée. Lorsqu'une NTP haute est optimale, la buse 2 peut être déplacée comme montré sur la figure 2. De fait, la commande de la buse 2 peut être dimensionnée de façon à permettre différents positionnements de la buse pour 20 diverses injections réalisées dans un même cycle moteur. Un tel procédé limite la quantité de carburant visant directement des parois du cylindre ou le piston évoluant dans ce cylindre. De fait, l'invention permet d'éviter une visée trop 25 haute des sorties de carburant dans la chambre par rapport à la position du piston lors d'injections précoces ou tardives. En outre, la dilution de carburant dans l'huile ou les hydrocarbures présents sur les parois du cylindre - 30 dilution carbone à pleine charge ou la dilution gazole à faible charge - peut ainsi être évitée, ce qui rallonge les délais pour vidanger l'huile des cylindres. -Selon un second procédé, la buse 2 suit le piston présent dans la chambre de combustion sur sa fin 35 de course de compression et son début de course de détente, ce qui permet de viser de façon pratiquement constante le bol. Ainsi, l'invention permet une meilleure préparation du mélange air/carburant permettant la réduction des émissions sur le régime choisi et l'optimisation de la consommation. Un tel procédé présente également l'avantage de limiter la quantité de carburant visant directement la chemise du fait d'une visée trop haute des sorties dans la chambre par rapport à des injections précoces ou tardives. A nouveau, une dilution carbone à pleine charge et la dilution gazole à faible charge peuvent ainsi être évitée. La buse peut également se déplacer en sens inverse du mouvement du piston pour viser des zones différentes 15 de la chambre sur des stratégies multi-injection. REVENDICATIONS 1. Injecteur (1) de carburant pour moteur de véhicule automobile, cet injecteur (1) comprenant une buse (2) munie de sorties (10) destinées à introduire le carburant (4) dans une chambre à combustion (3), ces sorties (10) pouvant être alternativement maintenues ouvertes ou fermées par le coulissement d'une aiguille (6) dans cette buse (2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déplacement (7, 8, 11, 12, 13, 14, 17) de la buse dans l'injecteur permettant de déplacer les sorties (10) de carburant (4) dans la chambre de combustion (3). 2. Injecteur (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que, la chambre à combustion (3) étant munie d'un piston, les moyens de déplacement (7, 8, 11, 12, 13, 14, 17) permettent de déplacer les sorties (10) de la buse (2) selon une direction parallèle à une direction de déplacement du piston dans le cylindre. 3. Injecteur (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent une cavité (17) pouvant déplacer la buse (2) par une différence de pression de carburant, présent dans cette cavité, venant au contact de la buse (2). 4. Injecteur (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent une cavité (17), maintenant mobile en translation la buse (2) dans l'injecteur, munie : - D'un ressort (8) venant au contact, d'une part, d'une paroi supérieure de la cavité (17) et, d'autre part, d'une extrémité de la buse (2) opposée aux sorties (10) de carburant (4), - D'une électrovanne de commande (7) et - De guides (13, 14) de carburant (4) dans cette 35 cavité (17), chacun de ces guides (13, 14) permettant un débit distinct de carburant dans la cavité (17). 5. Injecteur (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, dans ses positions extrêmes, la buse (2) vient en butée contre des parois coniques de l'injecteur (1) de façon à assurer une étanchéité. 6. Procédé d'admission de carburant (4) dans un moteur de véhicule automobile au moyen d'un injecteur (1) comprenant une buse (2) munie de sorties (10) destinées à introduire du carburant (4) dans une chambre à combustion (3), ces sorties (10) pouvant être alternativement maintenues ouvertes ou fermées par le coulissement d'une aiguille (6) dans cette buse (2), caractérisé en ce qu'on utilise un injecteur (1) comprenant des moyens (7, 8, 11, 12, 13, 14, 17) de déplacement de la buse (2) dans l'injecteur (1) permettant de déplacer les sorties (10) de carburant (4) dans la chambre de combustion (3). 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le déplacement de la buse (2) dans la chambre de combustion (3) est réglé en fonction de la zone de fonctionnement du moteur. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la buse est maintenue en une unique position de telle sorte que seule l'aiguille est déplacée. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que la buse (2) suit un piston situé dans la chambre à combustion sur sa fin de course de compression et son début de course de détente. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que la buse (2) se déplace en sens inverse du mouvement d'un piston situé dans la chambre de combustion.