Brevet FR2928731A3 — publié le 20090918

FR 2928731 A3 20090918 FR 0851633 A 20080313 DISPOSITIF DE MESURE DE CARACTERISTIQUES DE FONCTIONNEMENT D'UN INJECTEUR La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de la mesure de caractéristiques de fonctionnement d'injecteurs et en particulier d'injecteurs de carburant pour moteur thermique. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de mesure de caractéristiques de fonctionnement d'un injecteur, comportant un support d'injecteur apte à recevoir un injecteur dont on veut mesurer les caractéristiques de fonctionnement, une cible apte à être positionnée dans la direction du jet de l'injecteur à mesurer, un moyen de mesure d'effort de pression lié à la cible, apte à évaluer la contrainte mécanique exercée par le jet sur la cible, un bâti, un premier alésage ménagé dans ledit bâti apte à recevoir ladite cible et le moyen de mesure d'effort. Un injecteur de carburant est généralement utilisé pour injecter du carburant dans une chambre de combustion, en transformant une pression d'alimentation amont stockée dans le rail d'injection alimentant l'injecteur en une vitesse de jet(s) de carburant qui contribue à homogénéiser le mélange combustible et comburant en vue de sa combustion. Il est donc important pour les motoristes et fabricants d'injecteurs d'évaluer la capacité d'un injecteur à transformer la pression d'alimentation en amont de l'injecteur en vitesse de jet de carburant. A cette fin, le document brevet US 2005/0241367 propose un dispositif permettant de mesurer différentes forces d'impacts de jets de carburant en différents endroits d'un cône d'injection de carburant. Cette mesure se fait en positionnant un capteur d'effort face au jet de carburant et en le déplaçant pour obtenir des mesures en différents endroits du cône d'injection de carburant. Un inconvénient de ce dispositif est que le moyen de mesure a tendance à s'user du fait des conditions de mesure particulièrement difficiles. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de mesure de caractéristiques de fonctionnement d'un injecteur amélioré, et plus particulièrement apte à mesurer globalement la force d'un jet à des températures aussi proche que possible de celle régnant dans une chambre de combustion tout en étant apte à réduire le risque que le moyen de mesure ne soit détérioré prématurément. A cette fin, le dispositif de mesure de caractéristiques d'un injecteur selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement remarquable en ce que la cible comporte une tête d'impact et un pied de contact, ladite tête d'impact étant apte à renvoyer le jet de l'injecteur sensiblement en direction de l'injecteur, le pied de contact étant adapté à être inséré dans le premier alésage ménagé. Selon d'autres caractéristiques, la tête d'impact peut comporter une paroi de fond, une paroi extérieure et une paroi latérale intérieure, lesdites paroi de fond et paroi latérale intérieure formant un auget, les parois de fond et paroi latérale intérieure peuvent former un auget en w , - les parois de fond et paroi latérale intérieure peuvent former un auget sensiblement hémisphérique, la paroi latérale intérieure peut être sensiblement cylindrique de manière à dévier le jet de carburant dans une direction sensiblement verticale, la paroi latérale intérieure peut être apte à dévier le jet de carburant dans une direction formant un angle par rapport à un axe vertical, la paroi extérieure de la tête d'impact de la cible peut être sensiblement cylindrique et peut avoir un diamètre sensiblement supérieur au diamètre du premier alésage ménagé dans le bâti, le bâti peut comporter un alésage d'évacuation apte à permettre l'écoulement vers l'extérieur du bâti de carburant introduit dans le premier alésage entre le pied de contact et le moyen de mesure d'effort. L'invention a également pour objet une enceinte de mesure de caractéristiques de fonctionnement d'un injecteur comportant des moyens de mise sous pression et/ou de chauffage comportant un tel dispositif de mesure. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : la figure 1 représente un dispositif de mesure de caractéristiques de fonctionnement d'un injecteur, la figure 2 représente une vue en coupe d'une cible selon un deuxième mode de réalisation. A la figure 1, on a représenté un dispositif 1 de mesure apte à déterminer des caractéristiques d'un fluide. Le dispositif 1 de mesure est plus particulièrement, apte à déterminer les caractéristiques de fonctionnement d'un injecteur disposé dans une enceinte 6 dans laquelle il est possible de faire varier les conditions d'environnement telles que la température et la pression, par exemple par l'intermédiaire de moyens de chauffage et de pressurisation non représentés. L'enceinte 6 permet de réaliser des mesures de jet de fluide, tel que le carburant, dans des conditions sensiblement identiques à celles qui règnent dans une chambre de combustion en fonctionnement. Généralement, les injecteurs dont on souhaite connaître les jets de carburant expulsent le carburant hors d'une multitude de trous situés sur la périphérie d'un corps d'injecteur d'axe I selon un lobe d'émission sensiblement centré autour d'un axe d'injection J. Les jets de carburant s'étendent alors selon des directions différentes autour du corps d'injecteur, si bien que les injecteurs sont fixés avec indexation dans la culasse. Le dispositif de mesure 1 comporte d'une part, un support d'injecteur 2 apte à recevoir et à maintenir le corps d'un injecteur à tester, et comporte d'autre part un bâti 3 apte à recevoir le jet de carburant issu de l'injecteur à tester et des moyens de mesures 4,5 de caractéristiques du jet reçu. Le bâti 3 comporte un premier alésage 31 apte à recevoir les moyens de mesure 4,5, sensiblement disposés dans le jet de l'injecteur J. A la figure 1, le premier alésage 31 est disposé selon un axe vertical Z, sensiblement dans l'axe J du jet de l'injecteur. Les moyens de mesure 4,5 comportent une cible 4 et un moyen de mesure d'effort 5 lié à la cible 4. La cible 4 est sensiblement cylindrique, par exemple en acier ayant subi un traitement thermique de manière à ce que la cible ait une meilleure tenue vis-à-vis des 35 impacts de jets de carburant. La cible 4 est apte à être disposée sur le moyen de 25 mesure d'effort 5 dans le premier alésage 31. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la cible 4 comporte un épaulement radial 43 orienté vers l'intérieur, délimitant ainsi une première extrémité ou tête d'impact 41 apte à coopérer avec le jet de l'injecteur et une deuxième extrémité ou pied de contact 42 apte à coopérer avec le moyen de mesure d'effort 5. A la figure 1, la tête d'impact 41 comporte une paroi de fond 411, une paroi extérieure 413 et une paroi latérale intérieure 412. La paroi de fond 411 et la paroi latérale intérieure 412 forment un auget ayant une forme de révolution en w . La paroi extérieure 413 de la tête d'impact 41 a de préférence un diamètre sensiblement supérieur à celui de l'alésage 31, de manière à réduire, voire à éviter l'introduction de carburant dans le premier alésage 31 lors de jets de carburant de l'injecteur. Cela permet ainsi de préserver le moyen de mesure d'effort 5 et de ne pas fausser les mesures effectuées. Telle que représentée, la paroi latérale intérieure 412 de la tête d'impact 41 est sensiblement cylindrique, parallèle à la paroi extérieure 413 de manière à dévier le jet de carburant sensiblement dans la direction verticale Z. La tête d'impact 41 permet ainsi de dévier le jet de carburant reçu sensiblement dans la direction d'axe J du jet de l'injecteur. Ces modes de réalisation sont donnés à titre d'exemples non limitatifs. Dans une autre variante, la paroi extérieure 413 de la tête d'impact 41 de la cible 4 a par exemple le même diamètre que le pied de contact 42, et la tête d'impact 41 forme par exemple un auget sensiblement hémisphérique. A la figure 1, le pied de contact 42 de la cible 4 est sensiblement cylindrique et est apte à être introduit dans le premier alésage 31 du bâti 3 au dessus du moyen de mesure d'effort 5. 30 Le moyen de mesure d'effort 5 est de préférence un capteur d'effort apte à mesurer la déformation en flexion sous la contrainte F exercée par le jet sur la tête d'impact 41. Un capteur piézoélectrique pourra par exemple être utilisé. Le capteur d'effort 5 est lié à la cible 4 de manière à évaluer la contrainte mécanique F exercée par un jet sur la cible 4. Lorsqu'on injecte un jet de carburant, le pied de contact de la cible 4 est apte à être guidé dans le premier alésage 31 du bâti 3, vers le capteur d'effort 5. Avec une telle cible 4, dont la tête d'impact 41 forme un auget, en forme de w ou hémisphérique, les efforts induits par la déviation d'un jet de carburant sont multipliés par deux comparé à une cible dont la tête d'impact serait par exemple plane. En effet, la force F d'impact d'un jet ou force de recul de la cible 4 mesurée par le capteur d'effort 5 est sensiblement égale à F = 2mV , où m représente le débit massique du carburant impactant la cible et V représente la vitesse moyenne du carburant impactant la cible A la figure 2, on a représenté un deuxième mode de réalisation dans lequel la paroi latérale intérieure 412 n'est pas sensiblement cylindrique. La tête d'impact 41 dévie le jet de carburant dans une direction formant un angle 9 par rapport à l'axe vertical Z. L'effort de recul ou force F d'impact mesuré est fonction de cet angle 9 est 15 sensiblement égal à F = mV + mV cos9. Dans ce mode de réalisation, il sera compris que la paroi extérieure 413 peut être cylindrique ou former un angle 9 par rapport à l'axe vertical Z. L'effort de recul dépend ainsi de la forme de la cible 4 et est maximum 20 lorsque la tête d'impact 41 dévie le jet de carburant dans la direction de l'axe d'injection lorsque celui-ci est sensiblement vertical. Le capteur d'effort 5 est adapté à être relié à des moyens électroniques tels qu'une unité de mesure électronique (non représentée) via des câbles électriques (non 25 représentés). Pour cela, un deuxième alésage 32 est disposé dans le bâti 3 de manière à permettre le passage des câbles électriques. Ainsi à l'aide de ces moyens électroniques, on mesure la force d'appui de la cible 4 sur le capteur d'effort et on calcule l'effort F de recul. Il sera compris que la connexion entre le capteur d'effort 5 et l'unité 30 électronique peut également être effectuée via un système d'émetteur récepteur sans fils, ce qui permet ainsi d'éviter de gérer l'étanchéité d'ouvertures dans l'enceinte. Tel que représenté, le bâti 3 comporte avantageusement un alésage d'évacuation 33 supplémentaire disposé entre la cible 4 et le moyen de mesure d'effort10 5. L'alésage d'évacuation 33 est apte à permettre l'évacuation de carburant qui se serait introduit dans le premier alésage 31 vers l'extérieur du bâti 3. En effet, dans les conditions de fonctionnement du dispositif de mesure 1, notamment des conditions de température et de pression, des jeux de dilatation entre la cible 4 et le premier alésage 31 peuvent apparaître, et favoriser l'introduction de carburant dans le premier alésage 31. Un tel alésage d'évacuation 33 permet avantageusement au carburant introduit de ne pas rester confiné au dessus du moyen de mesure d'effort 5 et de ne pas fausser les caractéristiques mesurées de jets de carburant. La seule contrainte mesurée est ainsi celle de la portion de jet incidente sur la tête d'impact 41. Le dispositif de mesure 1 est en outre alimenté par une conduite d'alimentation de l'injecteur reliée d'une part à l'injecteur et d'autre part à une alimentation en fluide haute pression, par exemple une pompe haute pression, de préférence découplée du dispositif 1 afin de ne pas perturber les mesures. Pour une mesure précise et efficace, il est préférable que le jet soit dirigé sur la tête d'impact 41 selon un axe J faisant un angle sensiblement inférieur à 15° avec l'axe vertical Z et de préférence que l'axe de jet J soit parallèle à l'axe vertical Z. Les injecteurs à tester pouvant avoir des caractéristiques géométriques d'émission différentes, volume de jet, angle de jet J, des moyens de positionnement 7 de l'injecteur relativement à la cible 4 peuvent être prévus. Ces moyens de positionnement 7 peuvent comprendre des moyens de rotation du corps de l'injecteur autour de son axe I permettent de choisir le jet et/ou la portion du jet qui doit impacter la tête d'impact 41. De plus, ces moyens de positionnement 7 peuvent comprendre des moyens d'inclinaison de l'axe I du corps d'injecteur par rapport à l'axe vertical Z, de manière à ce que le jet de carburant selon l'axe J fasse un angle inférieur à 15° avec l'axe de vertical Z et de préférence que les axes de jet J et l'axe vertical Z soient parallèles. Les moyens de positionnement 7 peuvent comprendre des moyens de translation du corps d'injecteur relativement à la position de la cible 4, notamment afin de permettre de réaliser un relevé du type tomographique du jet. Ces moyens de translation peuvent comprendre des moyens de variation de la hauteur du corps d'injecteur 21 relativement à la cible 4, ou autrement dit de la distance selon un plan comprenant l'axe de jet J. Ces moyens de translation peuvent comprendre des moyens de variation de la position dans un plan de coupe normal à l'axe de jet J, de manière à ce que différentes portions du jet dans un même plan de coupe puissent être caractérisées. En combinant les différents relevés point à point de la force locale réalisés dans le jet, on peut reconstruire, notamment grâce à des moyens informatiques de calcul et d'affichage, une vue tomographique de la force locale d'impacte du jet de carburant. Alternativement, ou de manière additionnelle, on pourra faire en sorte que les moyens de mesure d'effort 5 et par conséquent la cible 4 puissent être orientés par rapport à l'injecteur par des moyens de positionnement similaires.10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de caractéristiques (F) de fonctionnement d'un injecteur de carburant, ledit dispositif comportant un support d'injecteur (2) apte à recevoir un injecteur dont on veut mesurer les caractéristiques de fonctionnement, une cible (4) apte à être positionnée dans la direction du jet de l'injecteur à mesurer, un moyen de mesure d'effort (5) de pression lié à la cible, apte à évaluer la contrainte mécanique (F) exercée par le jet sur la cible, un bâti (3) un premier alésage (31) ménagé dans ledit bâti (3), apte à recevoir ladite cible (4) et le moyen de mesure d'effort (5), caractérisé en ce que la cible (4) comporte une tête d'impact (41) et un pied de contact (42), ladite tête d'impact (41) étant apte à renvoyer le jet de l'injecteur sensiblement en direction de l'injecteur, le pied de contact (42) étant adapté à être inséré dans le premier alésage ménagé (31). 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tête d'impact (41) comporte une paroi de fond (411), une paroi extérieure (413) et une paroi latérale intérieure (412), lesdites paroi de fond (411) et paroi latérale intérieure (412) formant un auget. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2 caractérisé en ce que les parois de fond (411) et paroi latérale intérieure (412) forment un auget en w . 4. Dispositif de mesure selon la revendication 2 caractérisé en ce que les parois de fond (411) et paroi latérale intérieure (412) forment un auget sensiblement hémisphérique. 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la paroi latérale intérieure (412) est sensiblement cylindrique de manière à dévier le jet de carburant dans une direction sensiblement verticale (Z).30 6. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que la paroi latérale intérieure (412) est apte à dévier le jet de carburant dans une direction formant un angle par rapport à un axe vertical (Z). 7. Dispositif de mesure selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la paroi extérieure (413) de la tête d'impact (41) de la cible (3) est sensiblement cylindrique et a un diamètre sensiblement supérieur au diamètre du premier alésage (31) ménagé dans le bâti (3). 8. Dispositif de mesure selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le bâti (3) comporte un alésage d'évacuation (33) apte à permettre l'écoulement vers l'extérieur du bâti (3) de carburant introduit dans le premier alésage (31) entre le pied de contact (42) et le moyen de mesure d'effort (5). 9. Enceinte de mesure de caractéristiques (F) de fonctionnement d'un injecteur comportant des moyens de mise sous pression et/ou de chauffage caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure (1) selon d'une des revendications précédentes. 25