Brevet FR2925612A1 — publié le 20090626

Dispositif de protection thermique d'un injecteur La présente invention concerne, dans le domaine des moteurs à combustion interne, un dispositif d'injection d'un agent réactif. L'invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'injection avec protection thermique du nez d'un injecteur. Les injecteurs connus ont généralement une extrémité en saillie dans une conduite ou une chambre où doit se produire une réaction. Les injecteurs sont plus particulièrement implantés dans la culasse ou dans la ligne d'échappement, pour fournir un agent réactif depuis leur extrémité en saillie, sous la forme d'un jet. Cependant, l'extrémité libre ou nez des injecteurs est soumise à des contraintes sévères par son environnement, notamment en terme de chaleur et en terme d'encrassement pouvant entraîner une baisse de la fiabilité du mécanisme d'injection. Le document RU 2 105 186 propose un système d'injection dont l'extrémité de l'injecteur en saillie dans la culasse ou dans un conduit d'échappement, est protégée par un écran thermique enveloppant ladite extrémité et possédant un orifice permettant le passage du jet de l'injecteur. L'injection de ce système est non axiale, c'est-à-dire que le jet est incliné par rapport à l'axe principal de l'injecteur, et par conséquent l'orifice traversant l'écran est positionné sur un coté dudit écran. Un inconvénient d'un tel écran de protection thermique asymétrique est de nécessiter un assemblage précis de l'écran par rapport à l'injecteur de manière à obtenir un bon alignement entre la sortie du jet et l'orifice de passage du jet au travers de l'écran de protection. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif d'injection amélioré, résistant aux températures élevées, notamment des gaz d'échappement, et permettant un assemblage précis. A cet effet, le dispositif d'injection comportant un support dans lequel est positionné un injecteur dont le nez est enveloppé par un écran de protection doté d'une ouverture permettant de laisser passer un jet d'agent réactif, comporte un moyen de positionnement radial de l'écran de protection par rapport à l'injecteur de manière à ce que l'ouverture se situe en vis-à-vis de l'orifice d'injection du nez de l'injecteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'écran de protection peut être fixé sur le nez de l'injecteur et le moyen de positionnement est interposé entre l'écran de protection et le nez de l'injecteur. L'écran de protection peut comprendre une rainure, et le nez de l'injecteur peut comprendre une clavette apte à se positionner dans ladite rainure. Le nez de l'injecteur peut comporter une première rainure ménagée sur une partie de la circonférence du nez de l'injecteur, et l'écran de protection peut présenter une seconde rainure en regard de la première rainure, un élément d'indexation étant positionné dans la première rainure et s'étendant radialement en dehors de cette première rainure de manière à s'engager dans la seconde rainure. L'écran de protection peut être en métal de faible conductivité thermique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'écran de protection peut être fixé sur le support de l'injecteur et le moyen de positionnement est interposé entre l'écran de protection et le support de l'injecteur. Le support peut comprendre une rainure et l'écran de protection peut comprendre une clavette apte à se positionner dans ladite rainure du support. L'écran peut comporter une première rainure sur une partie de la circonférence de la paroi extérieure dudit écran, et le support peut présenter une seconde rainure en regard de la première rainure, un élément d'indexation étant positionné dans la première rainure s'étendant radialement en dehors de cette première rainure de manière à s'engager dans la seconde rainure. L'écran de protection peut être en métal de conductivité thermique élevée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'injection peut être situé sur un conduit d'échappement de manière à injecter l'agent réactif dans ledit conduit. L'invention avec ses caractéristiques et avantages ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'injection selon une première variante d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe radiale du dispositif d'injection de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'injection selon une seconde variante du premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe radiale du dispositif d'injection de la figure 3 ; -la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'injection selon une première variante d'un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en coupe radiale du dispositif d'injection de la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'injection selon une seconde variante du second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est une vue en coupe radiale du dispositif d'injection de la figure 7. Les références utilisées dans toute la description sont les mêmes pour désigner des éléments identiques ou similaires, quant à leur fonction, quelque soit la variante ou le mode de réalisation de l'invention. En référence aux figures, un dispositif d'injection 1 permet d'injecter un agent réactif comme du carburant dans une ligne de circulation de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Ce dispositif comporte au moins un injecteur 2 relié à une source d'agent réactif. L'extrémité libre de l'injecteur forme un nez d'injecteur 4. Un canal d'injection 20 de l'agent de réaction débouche dans la ligne de circulation de gaz par un orifice 22 du nez d'injecteur 4. La direction de cet orifice est inclinée par rapport à l'axe principal de l'injecteur de manière à obtenir un jet non parallèle à cet axe principal de l'injecteur. Le dispositif d'injection selon l'invention prévoit un écran de protection thermique 3 en forme de capuchon ou tout autre forme enveloppant le nez 4 de l'injecteur 2. Un tel écran permet d'éviter que le nez d'injecteur soit en contact direct avec un flux de gaz chaud. L'écran de protection 3 est intercalé entre la partie cylindrique formant le nez d'injecteur 4 et le support 5 permettant d'assurer une protection thermique du nez 4 de l'injecteur 2 et recouvre en quasi-totalité le nez d'injecteur 4, à l'exception d'une ouverture 32 permettant de laisser passer un jet d'agent réactif. Selon un premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4, l'écran de protection thermique 3 est fixé sur l'injecteur 2 par collage, frettage soudure ou tout autre moyen connu de fixation. L'écran 3 est réalisé en matériau peu conducteur de chaleur comme de la tôle par exemple afin d'éviter une conduction de la chaleur de l'écran 3 vers le nez 4 de l'injecteur 2. Afin de positionner correctement l'ouverture 32 de l'écran 3 par rapport à l'orifice de sortie 22 de l'injecteur 2 lors du montage, l'injecteur et l'écran possèdent un moyen d'indexation l'un par rapport à l'autre. Selon une première variante du premier mode de réalisation représentée aux figures 1 et 2, le nez 4 de l'injecteur présente une clavette 42 s'étendant le long d'une portion de la paroi cylindrique formant le nez 4 de l'injecteur 2 parallèlement à l'axe principal dudit injecteur 2. D'autre part, l'écran de protection thermique 3 comprend une encoche ou une rainure 30 apte à recevoir la clavette 42 et ainsi positionner radialement l'écran par rapport à l'injecteur de manière à faire correspondre l'orifice d'injection 22 et l'ouverture 32 de l'écran de protection 3. Selon une seconde variante du premier mode de réalisation représentée aux figures 3 et 4, le nez 4 de l'injecteur présente une première rainure 44 ménagée sur une partie de la circonférence de la paroi cylindrique formant le nez 4 de l'injecteur 2. D'autre part, la face de l'écran de protection thermique 3 en regard du nez 4 de l'injecteur 2 présente une seconde rainure 34 partielle coïncidente avec la première rainure 44 du nez 4 de l'injecteur 2. Un élément d'indexation 6 comme un serre clip ou un joint, par exemple métallique, est positionné dans la première rainure 44 du nez 4 et s'étend radialement en dehors de cette première rainure 44 de manière à pouvoir s'engager dans la seconde rainure de l'écran 3. Les extrémités de l'élément d'indexation 6 sont en contact avec les deux bords de la première rainure 44 de manière à ce que l'élément d'indexation 6 soit positionné radialement par rapport à l'injecteur. De même les extrémités de l'élément d'indexation 6 sont en contact avec les deux bords de la seconde rainure 34 de manière à positionner radialement l'élément d'indexation 6 par à l'écran de protection thermique 3, et par conséquent à positionner l'écran 3 par rapport à l'injecteur 2 de manière à faire correspondre l'orifice d'injection 22 et l'ouverture 32 de l'écran de protection 3. Un des avantages de ce mode de réalisation est de permettre un montage simple de l'injecteur. En effet l'écran est d'abord positionné sur le nez de l'injecteur puis l'injecteur avec son écran de protection est mis en place dans son support. Les jeux entre le support et l'injecteur n'ont donc aucune influence sur la coïncidence entre l'orifice de l'injecteur et l'ouverture de l'écran de protection. Selon un second mode de réalisation représenté aux figures 5 à 8, l'écran de protection thermique 3 est fixé sur le support 5 de l'injecteur 2 par collage, frettage, soudure ou tout autre moyen connu de fixation. Cet écran de protection 3 est réalisé en un matériau dont la conductivité thermique est élevée comme du cuivre par exemple de manière à transférer la chaleur vers le support pouvant être refroidi par un fluide de refroidissement ou par un flux d'air. Afin de positionner correctement l'ouverture 32 de l'écran 3 par rapport à l'orifice de sortie 22 de l'injecteur 2 lors du montage, l'injecteur 2 est positionné radialement par rapport à son support 5 par tout moyen connu notamment en utilisant un injecteur 2 sensiblement cylindrique comportant un méplat placé dans un alésage complémentaire du support 5, et l'écran de protection thermique 3 positionné par rapport au support 5 à l'aide d'un moyen d'indexation. Selon une première variante du second mode de réalisation représentée aux figures 5 et 6, l'écran de protection thermique 3 présente une clavette 36 s'étendant le long d'une portion extérieure de la paroi cylindrique formant l'écran 3. D'autre part, l'alésage du support 5 comprend une encoche 52 apte à recevoir la clavette 36 et ainsi positionner radialement l'écran par rapport au support 5 de manière à faire correspondre l'orifice d'injection 22 et l'ouverture 32 de l'écran de protection 3. Selon une seconde variante du second mode de réalisation représentée aux figures 7 et 8, l'écran 3 présente une première rainure 38 ménagée sur une partie de la circonférence de la paroi extérieure dudit écran 3. D'autre part, l'alésage du support 5 comporte une seconde rainure 54 partielle coïncidente avec la première rainure 38 de l'écran de protection 3. Un élément d'indexation 8 comme un serre clip ou un joint est positionné dans la première rainure 38 de l'écran 3 et s'étend radialement en dehors de cette première rainure 38 de manière à pouvoir s'engager dans la seconde rainure 54 du support 5. Les extrémités de l'élément d'indexation 8 sont en contact avec les deux bords de la première rainure 38 de manière à ce que l'élément d'indexation 6 soit positionné radialement par rapport à l'écran 3. De même les extrémités de l'élément d'indexation 6 sont en contact avec les deux bords de la seconde rainure 54 de manière à positionner radialement l'élément d'indexation 6 par au support 5 de l'injecteur 2, et par conséquent à positionner l'écran 3 par rapport au support 5 de manière à faire correspondre l'orifice d'injection 22 de l'injecteur indexé dans son support 5, et l'ouverture 32 de l'écran de protection 3 indexé lui aussi au support 5. Un des avantages de ce mode de réalisation, est de pouvoir limiter l'accumulation de chaleur par l'écran en transférant cette chaleur dans le support pouvant être refroidi. Ce mode de réalisation améliore encore la protection thermique de l'injecteur. De plus en cas de remplacement de l'injecteur, il n'est pas nécessaire de remplacer l'écran de protection fixé sur le support.10 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection d'un agent réactif pour un moteur à combustion interne, le dispositif (1) comportant un support (5) dans lequel est positionné un injecteur (2) qui comprend une extrémité libre principalement cylindrique formant un nez d'injecteur (4), et un canal d'injection (20) de l'agent réactif relié d'une part à une source d'agent réactif et débouchant d'autre part par un orifice (22) incliné par rapport à l'axe principal du nez d'injecteur (4), le dispositif comprend aussi un écran de protection (3) enveloppant le nez d'injecteur (4) doté d'une ouverture (32) permettant de laisser passer un jet d'agent réactif, caractérisé en ce que le dispositif comporte un moyen de positionnement radial de l'écran de protection (3) par rapport à l'injecteur (2) de manière à ce que l'ouverture (32) se situe en vis-à-vis de l'orifice (22). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran de protection (3) est fixé sur le nez (4) de l'injecteur (2) et en ce que le moyen de positionnement est interposé entre l'écran de protection et le nez de l'injecteur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écran de protection (3) comprend une rainure (30), et en ce que le nez de l'injecteur (2) comprend une clavette (42) apte à se positionner dans ladite rainure (30). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nez (4) de l'injecteur (2) comporte une première rainure (44) ménagée sur une partie de la circonférence du le nez (4) de l'injecteur (2), en ce que l'écran de protection (3) présente une seconde rainure (34) en regard de la première rainure (44) et en ce qu'un élément d'indexation (6) est positionné dans la première rainure (44) s'étendant radialement en dehors de cette première rainure (44) de manière à s'engager dans la seconde rainure (34). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran de protection (3) est fixé sur le support (5) de l'injecteur (2) et en ce que le moyen de positionnement est interposé entre l'écran de protection et le support de l'injecteur. 6. Dispositif selon la revendication 5, comprend le support (5) comprend une rainure (52), et en ce que l'écran de protection (3) comprend une clavette (36) apte à se positionner dans ladite rainure (52). 10 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écran (3) comporte une première rainure (38) sur une partie de la circonférence de la paroi extérieure dudit écran (3), en ce que le support (5) présente une seconde rainure (54) en regard de la première rainure (38) et en ce qu'un élément d'indexation (8) est positionné dans la première rainure (38) 15 s'étendant radialement en dehors de cette première rainure (38) de manière à s'engager dans la seconde rainure (54). 8. Dispositif selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'écran de protection est en matériau à faible conductivité thermique. 9. Dispositif selon une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'écran de protection est en matériau à forte conductivité thermique. 10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce 25 que le dispositif d'injection (1) est situé sur un conduit d'échappement de manière à injecter l'agent réactif dans ledit conduit. 20