FR2876749A1 - Moteur a combustion interne comportant un injecteur mobile en fonction de la position d'un deflecteur - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un moteur (10) à combustion interne, comportant un conduit d'admission (24) qui débouche dans la chambre de combustion (22) d'un cylindre (12) à travers une soupape (26), du type comportant un injecteur (34) et un déflecteur (38) mobile qui sont agencés dans le conduit (24), caractérisé en ce que l'injecteur (34) est mobile entre une position externe, dans laquelle le jet de carburant (J) est orienté vers la portion de paroi (40) du conduit (24) agencée du côté opposé à l'axe (A1) du cylindre (12), et une position interne, dans laquelle le jet de carburant (J) est orienté vers la portion de paroi (42) du conduit (24) agencée du côté de l'axe (A1) du cylindre (12), et en ce que les positions de l'injecteur (34) sont liées aux positions du déflecteur (38).
Description
"Moteur à combustion interne comportant un injecteur mobile
en fonction de la position d'un déflecteur" La présente invention concerne un moteur à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comportant un système d'injection indirecte multipoints.
La présente invention concerne plus particulièrement un moteur à combustion interne comportant au moins un conduit d'admission qui débouche en aval dans la chambre de combustion d'un cylindre à travers une soupape d'admission, du type dans io lequel le conduit est muni, en amont, d'un volet d'admission qui régule l'arrivée des gaz d'admission, du type comportant un injecteur de carburant qui est agencé entre la soupape d'admission et le volet d'admission de manière à produire un jet de carburant dirigé globalement vers la face amont de la soupape, l'injecteur étant agencé globalement du côté de l'axe du cylindre par rapport à la fibre moyenne du conduit, et du type comportant un déflecteur aérodynamique qui est agencé dans le conduit, entre la soupape et l'injecteur, et qui est mobile entre au moins une position fermée, dans laquelle le déflecteur obstrue partiellement le conduit, du côté opposé à l'injecteur, par rapport à la fibre moyenne du conduit, et une position ouverte, en fonction de l'état de charge du moteur.
Sur ce type de moteur, on a constaté que le ciblage du jet d'injecteur, c'est-à-dire l'orientation du jet d'injecteur à l'intérieur du conduit d'admission, a une influence importante sur la quantité d'hydrocarbure émise par le moteur à l'échappement. Cette influence apparaît en particulier lors des phases de mise en action, au cours du fonctionnement du véhicule selon un cycle de conduite normalisé pour la mesure des émissions et de la consommation des véhicules commercialisés en Europe (cycle NMVEG: New Motor Vehicle Exhaust Gaz).
Ainsi, un ciblage du jet d'injecteur vers le bas du conduit, c'est-à-dire vers la portion de paroi externe du conduit d'admission, par rapport à l'axe du cylindre associé, permet de réduire l'effet de mouillage par le carburant sur le toit de la chambre de combustion, ce qui minimise les émissions d'hydrocarbure.
Parallèlement à ce phénomène, pour certaines phases de fonctionnement du moteur, par exemple en fonctionnement à faible charge, il est important de produire un mouvement aérodynamique ordonné dans la charge carburée, en particulier un mouvement du type "tumble".
Ce type de mouvement aérodynamique ordonné consiste à io produire dans la charge un mouvement de rotation autour d'un axe sensiblement orthogonal à l'axe du cylindre, en vue de stabiliser la phase de combustion dans le cylindre.
Pour produire de manière simple un mouvement de "tumble" d'intensité variable, un volet ou déflecteur échancré est is agencé dans le conduit d'admission, au plus près de la soupape d'admission, en aval de l'injecteur.
Si l'on couple les deux dispositifs d'optimisation de la combustion, c'est-à-dire que l'on cible le jet d'injecteur vers la paroi externe et que l'on place un déflecteur en aval de l'injecteur, alors on constate un mouillage de la face amont du déflecteur en position fermée, du fait que le jet d'injecteur impacte cette face du déflecteur. Il en résulte un risque de stockage de carburant du côté de la face amont du déflecteur.
Ce stockage de carburant provoque une mauvaise optimisation de la richesse du mélange carburé dans la chambre de combustion, ce qui entraîne une pollution supérieure du moteur lors des décélérations et des fortes accélérations.
Par ailleurs, il est connu du document US-A-5.718.205 de réaliser un moteur comportant un injecteur de carburant mobile en translation vers la chambre de combustion du moteur en fonction de l'effort exercé sur la pédale d'accélération.
Ce système ne permet pas de résoudre le problème du stockage du carburant derrière un déflecteur.
De plus, ce système ne prévoit pas de modifier l'orientation du jet d'injecteur, mais uniquement de rapprocher plus ou moins le jet d'injecteur de la chambre de combustion pour améliorer la réactivité du système d'injection.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant une solution simple, efficace, et économique.
Dans ce but l'invention propose un moteur du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'injecteur est mobile, en ce io que l'injecteur comporte une première position, dite position externe, dans laquelle le jet de carburant est orienté globalement vers la portion de paroi du conduit agencée du côté opposé à l'axe du cylindre, dite paroi externe, et une seconde position, dite position interne, dans laquelle le jet de carburant est décalé vers la portion de paroi du conduit agencée du côté de l'axe du cylindre, dite paroi interne, par rapport à la position externe, et en ce que l'injecteur est commandé dans la position externe lorsque le déflecteur occupe sa position ouverte, et dans la position interne lorsque le déflecteur occupe sa position fermée, de manière que le jet de carburant soit décalé par rapport à la face amont du déflecteur lorsque le déflecteur occupe sa position fermée.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le moteur comporte un premier moyen de liaison 25 mécanique qui lie le mouvement de l'injecteur au mouvement du déflecteur - le moteur comporte un second moyen de liaison mécanique qui lie le mouvement de l'injecteur au pivotement du volet d'admission, de sorte que l'ouverture du volet d'admission provoque un mouvement de l'injecteur vers sa position externe; - l'injecteur est monté à pivotement autour d'un axe qui s'étend globalement transversalement par rapport au conduit d'admission - dans un moteur comportant plusieurs cylindres, chaque cylindre comportant un conduit d'admission et un injecteur, les injecteurs sont montés solidaires en pivotement sur une rampe commune qui pivote entre la position interne et la position externe; - le déflecteur est monté à pivotement autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de pivotement de l'injecteur; - le volet d'admission pivote autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de pivotement de l'injecteur.
io D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale qui représente schématiquement une portion d'un moteur à combustion interne réalisé conformément aux enseignements de l'invention lorsque son déflecteur et son volet d'admission sont ouverts; - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 qui représente le déflecteur et le volet d'admission en position 20 fermée.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un moteur à combustion 10, notamment de véhicule automobile, réalisé conformément aux enseignements de l'invention.
Les figures représentent plus particulièrement un cylindre 12 du moteur 10.
Le cylindre 12 comporte un piston 14 qui se déplace suivant l'axe Al du cylindre 12 selon un mouvement alternatif entre une position axiale de point mort haut et une position axiale de point mort bas.
Le cylindre 12 est aménagé dans un bloc moteur 16 qui est coiffé par une culasse 18, fixée sur sa face supérieure.
La surface inférieure de la culasse 18 délimite, dans le cylindre 12, le toit 20 de la chambre de combustion 22, celle-ci étant délimitée vers le bas par la face supérieure de la tête du piston 14.
Le cylindre 12 comporte un conduit d'admission 24 qui débouche dans la chambre de combustion 22 à travers une 5 soupape d'admission 26.
Un conduit d'échappement 28 est aménagé dans la culasse 18 et débouche dans la chambre de combustion 22 à travers une soupape d'échappement 30.
Dans la suite de la description, on utilisera à titre non io limitatif une orientation de l'amont vers l'aval suivant le conduit d'admission 24 dont l'extrémité aval débouche dans la chambre de combustion 22.
L'extrémité amont du conduit d'admission 24 est munie d'un volet d'admission 32 qui régule l'arrivée des gaz d'admission.
is Le volet d'admission 32 est monté ici pivotant autour d'un axe A2 sensiblement orthogonal à l'axe Al du cylindre 12.
Le conduit d'admission 24 est pourvu d'un injecteur de carburant 34 qui est agencé entre la soupape d'admission 26 et le volet d'admission 32.
L'injecteur de carburant 34 est prévu pour produire un jet de carburant J dirigé globalement vers la face amont 36 de la soupape d'admission 26.
L'injecteur 34 est agencé globalement du côté de l'axe Al du cylindre 12, par rapport à la fibre moyenne Fm du conduit d'admission 24, dans une portion de la paroi du conduit d'admission 24 dite paroi interne 42.
Le conduit d'admission 24 est pourvu d'un déflecteur aérodynamique 38 qui est agencé à l'intérieur du conduit d'admission 24, entre la soupape d'admission 26 et l'injecteur 34.
Le déflecteur 38 est ici constitué par un volet qui est monté à pivotement autour d'un axe A3 sensiblement parallèle à l'axe A2 du volet d'admission 32.
L'axe A3 du déflecteur 38 s'étend ici sensiblement orthogonalement à la fibre moyenne Fm du conduit d'admission 24, c'est-à-dire selon une section de passage des gaz d'admission.
Lorsque le déflecteur 38 occupe sa position fermée, qui est représentée sur la figure 2, il s'étend dans un plan sensiblement orthogonal à la fibre moyenne Fm et il obstrue partiellement le conduit d'admission 24 du côté opposé à l'injecteur 34.
Du côté de l'injecteur 34, le déflecteur 38 est échancré de manière à délimiter un passage 44 pour le flux des gaz d'admission et pour le jet de carburant de l'injecteur 34.
io Lorsque le déflecteur 38 occupe sa position ouverte, qui est représentée sur la figure 1, le déflecteur 38 s'étend globalement parallèlement à la fibre moyenne Fm.
Conformément aux enseignement de l'invention, l'injecteur 34 est mobile entre une première position, dite position externe, dans laquelle le jet de carburant est orienté globalement vers la paroi externe 40 du conduit d'admission 24, et une seconde position, dite position interne, dans laquelle le jet de carburant est décalé vers la paroi interne 42 du conduit d'admission 24, par rapport à la position externe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'injecteur 34 est commandé dans la position externe lorsque le déflecteur 38 occupe sa position ouverte, et il est commandé dans la position interne, lorsque le déflecteur 38 occupe sa position fermée.
Ceci permet d'éviter l'injection de carburant sur la face amont 39 du déflecteur 38 lorsqu'il occupe sa position fermée.
Avantageusement, l'injecteur 34 est monté à pivotement autour d'un axe A4 qui est sensiblement parallèle à l'axe de pivotement A3 du déflecteur 38.
En considérant les figures 1 et 2, on constate que, selon le mode de réalisation représenté ici, l'injecteur 34 pivote dans le sens antihoraire pour passer de sa position interne à sa position externe, et il pivote dans le sens horaire pour passer de sa position externe à sa position interne.
Lorsque le moteur 10 comporte plusieurs cylindres 12, chaque cylindre 12 comporte un conduit d'admission 24 et un injecteur 34, et les injecteurs 34 sont montés solidaires en pivotement sur une rampe commune (non représentée) qui pivote autour de l'axe A4 entre la position interne et la position externe.
Avantageusement, un premier moyen de liaison mécanique 46 est agencé entre l'injecteur 34 et le déflecteur 38 de manière à lier le pivotement de l'injecteur 34 au pivotement du déflecteur 38, et un second moyen de liaison mécanique 48 est agencé entre io l'injecteur 34 et le volet d'admission 32 de manière à lier le pivotement de l'injecteur 34 au pivotement du volet d'admission 32. Ainsi, l'ouverture du volet d'admission 32 provoque le pivotement de l'injecteur 34 vers sa position externe et le pivotement du déflecteur 38 vers sa position ouverte.
Les moyens de liaison mécanique 46, 48 peuvent permettre des positions angulaires intermédiaires de l'injecteur 34 entre la position interne et la position externe, ou bien provoquer un basculement de l'injecteur 34 directement de la position interne à la position externe et inversement.
Le fonctionnement du moteur 10 selon l'invention est le suivant.
Lors des phases d'accélération, le volet d'admission 32 est ouvert en grand en pivotant autour de son axe A2 sous l'action par exemple d'une pédale d'accélérateur (non représentée).
Le pivotement du volet d'admission 32 entraîne mécaniquement le pivotement de l'injecteur 34 vers sa position externe, et le pivotement du déflecteur 38 vers sa position ouverte.
Dans cette position, le déflecteur 38 libère une grande partie du conduit d'admission 24 du côté de l'injecteur 34 de sorte que le jet de carburant J peut être dirigé vers la paroi externe 40 sans risque de mouillage de la paroi amont 39 du déflecteur 38.
Ceci permet également d'éviter le mouillage du toit 20 de la chambre de combustion 22, de manière à minimiser les émissions polluantes.
Lors d'un fonctionnement à faible charge, le volet d'admission 32 est fermé, ou partiellement fermé, et pivote pour cela dans le sens horaire, en considérant la figure 1, ce qui entraîne le pivotement de l'injecteur 34 vers sa position interne et le pivotement du déflecteur 38 vers sa position fermée.
Dans cette position, le jet de carburant J vise le passage io 44 réalisé dans le déflecteur 38 de sorte qu'on évite le mouillage de la paroi amont 39 du déflecteur 38.
La fermeture du déflecteur 38 permet de produire un mouvement aérodynamique ordonné du type "tumble" dans le mélange carburé, ce qui permet de minimiser les émissions polluantes en optimisant la combustion.
Selon des variantes de réalisation (non représentées) de l'invention, les liaisons 46, 48 entre le volet d'admission 32, l'injecteur 34 et le déflecteur 38 peuvent être réalisées par des moyens électriques.
Claims (7)
1. Moteur (10) à combustion interne, notamment de véhicule automobile, comportant au moins un conduit d'admission (24) qui débouche en aval dans la chambre de combustion (22) d'un cylindre (12) à travers une soupape d'admission (26), du type dans lequel le conduit (24) est muni, en amont, d'un volet d'admission (32) qui régule l'arrivée des gaz d'admission, du type comportant un injecteur (34) de carburant qui est agencé entre la soupape d'admission (26) et le volet d'admission (32) de manière io à produire un jet de carburant (J) dirigé globalement vers la face amont (36) de la soupape (26), l'injecteur (34) étant agencé globalement du côté de l'axe (Al) du cylindre (12) par rapport à la fibre moyenne (Fm) du conduit (24), et du type comportant un déflecteur (38) aérodynamique qui est agencé dans le conduit (24), entre la soupape (26) et l'injecteur (34), et qui est mobile entre au moins une position fermée, dans laquelle le déflecteur (38) obstrue partiellement le conduit (24), du côté opposé à l'injecteur (34), par rapport à la fibre moyenne (Fm) du conduit (24), et une position ouverte, en fonction de l'état de charge du moteur (10), caractérisé en ce que l'injecteur (34) est mobile, en ce que l'injecteur (34) comporte une première position, dite position externe, dans laquelle le jet de carburant (J) est orienté globalement vers la portion de paroi du conduit (24) agencée du côté opposé à l'axe (Al) du cylindre (12), dite paroi externe (40), et une seconde position, dite position interne, dans laquelle le jet de carburant (J) est décalé vers la portion de paroi du conduit (24) agencée du côté de l'axe (Al) du cylindre (12), dite paroi interne (42), par rapport à la position externe, et en ce que l'injecteur (34) est commandé dans la position externe lorsque le déflecteur (38) occupe sa position ouverte, et dans la position interne lorsque le déflecteur (38) occupe sa position fermée, de manière que le jet de carburant (J) soit décalé par rapport à la i0 face amont (39) du déflecteur (38) lorsque le déflecteur (38) occupe sa position fermée.
2. Moteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen (46) de liaison mécanique qui lie le mouvement de l'injecteur (34) au mouvement du déflecteur (38).
3. Moteur (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un second moyen (48) de liaison mécanique qui lie le mouvement de l'injecteur (34) au pivotement io du volet d'admission (32), de sorte que l'ouverture du volet d'admission (32) provoque un mouvement de l'injecteur (34) vers sa position externe.
4. Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (34) est monté à pivotement autour d'un axe (A4) qui s'étend globalement transversalement par rapport au conduit d'admission (24).
5. Moteur (10) selon la revendication précédente, du type comportant plusieurs cylindres (12), chaque cylindre (12) comportant un conduit d'admission (24) et un injecteur (34), caractérisé en ce que les injecteurs (34) sont montés solidaires en pivotement sur une rampe commune qui pivote entre la position interne et la position externe.
6. Moteur (10) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le déflecteur (38) est monté à pivotement autour d'un axe (A3) sensiblement parallèle à l'axe de pivotement (A4) de l'injecteur (34) .
7. Moteur (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le volet d'admission (32) pivote autour d'un axe (A2) sensiblement parallèle à l'axe de pivotement (A4) de l'injecteur (34) .
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