Brevet FR2949247A1 — publié le 20110225

Système de montage d'un dispositif d'injection à aiguille résonnante. L'invention concerne un système de montage d'un dispositif d'injection de liquide à aiguille résonnante destiné en particulier à un moteur thermique. On connaît par le document FR 2 889 257 un dispositif d'injection dont l'ouverture est obtenue par la mise en résonance d'une aiguille. Un tel dispositif comporte un corps tubulaire, un nez d'injecteur prolongeant le corps tubulaire. Une aiguille est logée dans le nez en s'étendant longitudinalement sous la forme d'une barre. Une extrémité de l'aiguille comporte une tête formant clapet sur un siège porté par le nez. Le dispositif comporte également un actionneur apte à provoquer un déplacement de la tête pour ouvrir le clapet par la mise en résonance axiale de l'aiguille avec des impulsions axiales à une fréquence nominale déterminée. La fréquence nominale se situe typiquement entre 15 et 30 kHz, mais elle peut être supérieure. Lors du fonctionnement du dispositif, la tête de l'aiguille vient prendre appui sur le siège avant de s'éloigner de celui-ci en laissant une ouverture pour le carburant entre eux. Le nez est ainsi soumis à des impulsions axiales qui ont également tendance à le mettre en résonance. On choisit alors de préférence une forme de nez avec une section constante et une longueur telle qu'elle soit proche 2 d'un multiple de demi-longueur d'onde pour la fréquence nominale. Ainsi, la résonance du nez favorise celle de l'aiguille en augmentant l'amplitude de l'ouverture du dispositif d'injection. Cependant, pour les matériaux métalliques classiques tel que l'acier, cette condition se traduit par une longueur de nez importante par rapport à l'épaisseur classique d'une paroi de culasse. Si la base du nez, à l'opposé du siège, sert d'appui du dispositif contre la culasse, le nez fera saillie dans la chambre de combustion dans laquelle le carburant devra être injecté. Ceci n'est cependant pas compatible avec les contraintes d'encombrement dans la chambre de combustion et avec les contraintes thermiques que peut supporter le dispositif. L'invention vise donc à fournir un système de montage d'un dispositif à aiguille résonante sur une culasse permettant de favoriser l'efficacité du dispositif. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un système de montage d'un dispositif d'injection de carburant sur une culasse de moteur, le dispositif comportant un corps tubulaire, un nez d'injecteur prolongeant le corps tubulaire, une aiguille s'étendant coaxialement au nez sous la forme d'une barre et dont une extrémité comporte une tête formant clapet sur un siège porté par le nez d'injecteur, un actionneur étant apte à provoquer un déplacement de la tête pour ouvrir le clapet, l'aiguille étant apte à entrer en résonance axiale lorsqu'elle est soumise par l'actionneur à des impulsions axiales à une fréquence nominale 3 déterminée, le système comportant le dispositif d'injection, caractérisé en ce qu'il comporte une entretoise destinée à prendre appui d'une part sur une face de culasse, et prenant appui d'autre part sur une face avant du corps tubulaire au niveau du raccordement avec le nez. L'utilisation d'une entretoise permet d'ajuster la position du nez du dispositif par rapport à la chambre de combustion tout en étant libre du choix de la longueur du nez, quelque soit l'épaisseur de la paroi de la culasse. On peut donc respecter les contraintes de position du dispositif d'injection tout en conservant l'efficacité optimale du dispositif par le choix de la longueur du nez. L'entretoise a par exemple la forme d'une bague entourant la base du nez. De manière complémentaire, le système comporte en outre une bride destinée à être fixée sur la culasse et plaquant le corps tubulaire sur l'entretoise par un appui sur un épaulement de bridage. Le dispositif est maintenu ainsi en permanence en place sur l'entretoise par la bride. Selon une caractéristique avantageuse, l'entretoise et la portion du corps tubulaire comprise entre l'épaulement de bridage et la face avant ont des longueurs telles que le temps de propagation d'une onde acoustique dans la portion du corps tubulaire comprise entre l'épaulement de bridage et la face avant, ajouté au temps de propagation dans l'entretoise est un multiple d'une demi-période de la fréquence nominale. On constate que, selon cette caractéristique, un phénomène 4 oscillatoire peut s'établir entre la bride et la culasse, en passant par le dispositif d'injection et l'entretoise. Ce phénomène oscillatoire est amorcé par les vibrations en provenance du nez et qui arrivent au niveau de la face avant. Du fait de leur masse, la bride et la culasse se comportent comme des noeuds de déplacement pour ce phénomène oscillatoire. L'entretoise et la portion du corps tubulaire entre l'épaulement de bridage et la face avant entrent en résonance et permettent les oscillations à la fréquence nominale au niveau de la face avant, ce qui améliore l'efficacité du dispositif d'injection. Selon une disposition constructive particulière, l'entretoise comporte au moins une gorge intérieure et au moins une gorge extérieure. On constate qu'avec une telle entretoise, le temps de propagation d'une onde est augmenté pour une même longueur géométrique, par rapport à une entretoise sans gorge. D'une autre manière, on obtient un même temps de propagation avec une longueur géométrique diminuée. On peut ainsi modifier la longueur géométrique de l'entretoise tout en conservant un temps de propagation déterminé. Il est par exemple possible de déterminer une position du nez dans la chambre de combustion tout en respectant les caractéristiques de temps de propagation, et ce, quelque soit l'épaisseur de la paroi de culasse. De manière avantageuse, les gorges de l'entretoise sont réparties axialement en alternance à l'intérieur et à l'extérieur. On dessine ainsi des sortes de chicanes, vues en section longitudinale de l'entretoise. On constate qu'une telle disposition permet de faire varier très sensiblement le temps de propagation, par exemple jusqu'au double du temps de propagation d'une onde dans une entretoise sans gorges. 5 La fréquence nominale est située par exemple dans une plage s'étendant de 10 à 30 kHz. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un système de montage conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un système de montage conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Un premier mode de réalisation du dispositif 1 d'injection de liquide conforme à l'invention est montré sur la figure 1. Il comporte un corps tubulaire 11 s'étendant selon un axe longitudinal A et prolongé par un nez 13. Le nez 13 a une forme tubulaire de section constante et dans lequel une aiguille 12 est montée coulissante. L'aiguille 12 comporte à une extrémité une tête 120 formant clapet sur un siège 130 du nez 13. Un conduit d'alimentation 111 destiné à canaliser le liquide tel que du carburant s'étend dans le dispositif 1 à partir d'une entrée 112 et autour de l'aiguille 12 jusqu'au clapet. Le dispositif 1 comporte un ressort 14 qui 6 maintient la tête 120 de l'aiguille 12 en appui contre le siège 130 de manière à fermer le clapet et empêcher normalement que du liquide ne s'échappe. Le dispositif 1 comporte en outre un actionneur 10 à matériau piézoélectrique apte à provoquer un déplacement de la tête 120 de l'aiguille 12 pour ouvrir le clapet. L'actionneur 10 forme avec l'aiguille 12 un équipage mobile monté coulissant dans le corps tubulaire 11. Le dispositif 1 est monté sur une culasse 2 délimitant une chambre de combustion C. La paroi de la culasse 2 est percée par un trou de passage 20 dans lequel le nez 13 du dispositif est introduit. Le dispositif est placé de telle sorte que le nez 13 fait saillie dans la chambre de combustion C d'un ou deux millimètres par exemple. La culasse 2 comporte une face de culasse 21 autour du débouché du trou de passage 20 à l'opposé de la chambre de combustion C. Une entretoise 3 de forme tubulaire est interposée entre une face avant 113 du corps tubulaire 11 et la face de culasse 2 et prend appui sur ces deux faces 21, 113. Le corps tubulaire 11 comporte sur sa surface extérieure un épaulement de bridage 114. Une bride 4 prend appui d'une part sur ledit épaulement de bridage 114 et sur un bossage 22 de la culasse 2. Une vis 5 plaque la bride 4 sur ces deux appuis 22, 114. Lorsqu'on souhaite réaliser une injection de carburant, celui-ci est mis sous pression en particulier dans l'espace entre le nez 13 et l'aiguille 12. Le ressort 14 maintient la tête 120 en 7 appui sur le siège 130 et ferme le clapet. L'actionneur 10 piézo-électrique est alimenté par un courant à la fréquence nominale, par exemple 30 kHz, se qui provoque l'envoi d'ondes de compression ou de relâchement dans le sens axial. Ainsi, l'aiguille 12 reçoit ces impulsions dans le sens axial et elle est mise en résonance en s'allongeant et se rétractant. Lorsque l'aiguille 12 s'allonge, la tête 120 quitte son appui sur le siège 130 et laisse passer du carburant qui est ainsi injecté dans la chambre de combustion C. Lorsque l'aiguille 12 se rétracte, la tête 120 vient en appui sur le siège 130. Les accostages successifs de la tête 120 sur le siège 130 génèrent des ondes également transmises au nez 13 dans le sens axial. La longueur du nez 13 est choisie en principe pour que le temps de propagation d'une onde acoustique dans le nez soit un multiple d'une demi-période de la fréquence nominale, de telle sorte que lors de la mise en résonance, la base du nez 13 au niveau de la face avant 113 est un noeud de déplacement. Cependant des oscillations peuvent tout de même se produire au niveau de la face avant 113. Ces oscillations se transmettent alors dans la portion du corps tubulaire 11 comprise entre la face avant 113 et l'épaulement de bridage 114 ainsi que dans l'entretoise 3. Dans le deuxième mode de réalisation, montré sur la figure 2, l'entretoise 3' comporte trois gorges extérieures 31 circulaires, réalisées sur la surface cylindrique extérieure 30 de l'entretoise 3'. Elle comporte également trois gorges intérieures 32 circulaires réalisées sur la surface cylindrique 8 intérieure 33. Vues dans une section longitudinale de la paroi de l'entretoise 3', les gorges extérieures 31 et les gorges intérieures 32 sont placées en quinconce. La profondeur des gorges 31, 32 dépasse la moitié de l'épaisseur de la paroi de l'entretoise 3'. On constate que le temps de propagation d'une onde acoustique entre les faces d'extrémité d'une telle entretoise 3' est pratiquement le double de celui pour une entretoise similaire de même longueur géométrique mais sans gorges. REVENDICATIONS1. Système de montage d'un dispositif d'injection de carburant sur une culasse (2) de moteur, le dispositif comportant un corps tubulaire (11), un nez (13) d'injecteur prolongeant le corps tubulaire (11), une aiguille (12) s'étendant coaxialement au nez (13) sous la forme d'une barre et dont une extrémité comporte une tête (120) formant clapet sur un siège (130) porté par le nez (13) d'injecteur, un actionneur (10) étant apte à provoquer un déplacement de la tête (120) pour ouvrir le clapet, l'aiguille (12) étant apte à entrer en résonance axiale lorsqu'elle est soumise par l'actionneur (10) à des impulsions axiales à une fréquence nominale déterminée, le système comportant le dispositif d'injection, caractérisé en ce qu'il comporte une entretoise (3) destinée à prendre appui d'une part sur une face de culasse (21), et prenant appui d'autre part sur une face avant (113) du corps tubulaire (11) au niveau du raccordement avec le nez (13). 2. Système de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bride (4) destinée à être fixée sur la culasse (2) et plaquant le corps tubulaire (11) sur l'entretoise (3) par un appui sur un épaulement de bridage (114). 3. Système selon la revendication 2, dans lequel l'entretoise (3) et la portion du corps tubulaire (11) comprise entre l'épaulement de bridage 10 et la face avant ont des longueurs telles que le temps de propagation d'une onde acoustique dans la portion du corps tubulaire comprise entre l'épaulement de bridage (114) et la face avant (113), ajouté au temps de propagation dans l'entretoise est un multiple d'une demi-période de la fréquence nominale. 4. Système selon la revendication 2, dans lequel l'entretoise (3') comporte au moins une gorge 10 intérieure (32) et au moins une gorge extérieure (31). 5. Système selon la revendication 4, dans lequel les gorges (31, 32) de l'entretoise (3') sont réparties axialement en alternance à l'intérieur et à 15 l'extérieur. 6. Système selon la revendication 1, dans lequel la fréquence nominale est située dans une plage s'étendant de 10 à 30 kHz.