FR2751702A1 - Dispositif d'injection de carburant pour moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé du type comprenant un corps (2) d'injecteur l'intérieur duquel est ménagé une capacité (4) reliée à un circuit d'alimentation en carburant sous une pression adaptée, ladite capacité (4) débouchant dans une buse d'injection (12) à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection de carburant (14) coopérant avec des moyens obturateurs pilotés (3) mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en pression cyclique (8) du carburant remplissant ladite buse (12), la fréquence et l'intensité de la surpression étant ajustées par des moyens de commande pilotés par un système électronique de contrôle moteur pour produire une atomisation du carburant sous forme de gouttelettes de tailles prédéterminées et permettre l'injection d'une quantité désirée de carburant pendant l'ouverture desdits moyens obturateurs (3).

Description

DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT POUR
MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte à un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne destiné notamment à équiper un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'injection de carburant utilisant un actuateur piézo-électrique pour atomiser le carburant injecté sous forme de très fines gouttelettes.

Les dispositifs d'injection de carburant utilisés aujourd'hui sur les moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles ou routiers, fonctionnent classiquement sur le modèle d'un robinet dont on commande en permanence l'état ouvert ou fermé, le dosage du carburant injecté se faisant alors directement par le temps d'ouverture des injecteurs.

De tels systèmes d'injection comprennent une pompe électrique d'alimentation en carburant qui alimente, par le canal d'une rampe de distribution, l'ensemble des injecteurs sous une pression présentant une différence constante avec la pression régnant dans le collecteur d'admission grâce à un régulateur de pression. En contrôlant électroniquement l'électro-aimant actionnant la soupape de chaque injecteur, on commande le début et la durée d'ouverture de celle-ci et on détermine alors un débit précis de carburant pour chacun des injecteurs, ainsi la quantité de carburant injectée dépend uniquement du temps d'ouverture des électroinjecteurs.

Les injecteurs du type à aiguille commandée électromagnétiquement, qui sont les plus communément employés, présentent toutefois des limites qui freinent l'amélioration des performances des moteurs notamment en terme de dépollution. En particulier les temps mis pour ouvrir ou fermer les aiguilles sont encore trop élevés, de l'ordre de 1 à 2 ms, ce qui empêche de répartir correctement l'injection sur tout le temps d'ouverture de la soupape. De plus, le temps minimum d'ouverture, qui détermine la dose minimale de carburant pouvant être injecté, est encore trop important pour certains points de fonctionnement moteur.

Les injecteurs à aiguille connus présentent par ailleurs des orifices d'injection de diamètres relativement importants pour permettre de débiter les quantités requises de carburant pour les fonctionnements à pleine charge et hauts régimes des moteurs. Cette disposition génère des jets de carburant présentant des gouttes de fortes dimensions, ce qui freine la vaporisation du carburant (et donc la préparation du mélange carburé) et est à même de favoriser le phénomène de mouillage de paroi.

En effet, le carburant non vaporisé tend à se déposer sur les parois du conduit d'admission ou de la chambre de combustion (en injection directe).

Un tel dépôt entraîne des problèmes de dosage, particulièrement aigus dans les transitoires par manque de connaissance de la quantité de carburant qui rentre effectivement dans la chambre de combustion correspondante. Ce phénomène de mouillage des parois est l'une des causes importantes des fortes émissions de polluants lors des démarrages à froid des moteurs.

Par ailleurs, avec un injecteur classique à aiguille, à l'ouverture de l'aiguille lorsque cette dernière commence à quitter son siège, il se forme un bulbe de liquide qui disparaît lorsque l'aiguille est complètement levée, l'écoulement du fluide se régularisant alors. Ce changement dans la nature de l'écoulement rend impossible tout contrôle précis du débit instantané de l'injecteur.

Certains ont cherché à résoudre ces différents problèmes, en développant des injecteurs utilisant des actuateurs piézo-électriques pour manoeuvrer l'aiguille de façon à abaisser la durée d'ouverture et de fermeture de l'aiguille, mais de tels systèmes qui fonctionnent toujours selon le principe du robinet , conservent des inconvénients importants liés notamment à la dispersion importante affectant la taille des gouttes dans le jet de carburant au sortir du nez de l'injecteur.

L'ensemble des problèmes cités précédemment se soldent donc par : une vaporisation du carburant pouvant être incomplète et non homogène lors de la préparation du mélange carburé dans la chambre de combustion, des dosages imprécis, avec pour conséquence une combustion incomplète se traduisant par la formation d'une quantité élevée de gaz polluants et un déficit énergétique altérant le rendement du moteur.

L'objet de la présente invention est donc de résoudre l'ensemble de ces problèmes en proposant un dispositif d'injection apte à délivrer un nuage de gouttes de carburant dont les tailles sont parfaitement calibrées pour assurer un dosage précis et suffisamment petites pour assurer la vaporisation complète et homogène du carburant injecté.

Le dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'invention est du type comprenant un corps d'injecteur à l'intérieur duquel est ménagé une capacité connectée à un circuit d'alimentation en carburant sous une pression adaptée, cette capacité débouchant dans une buse d'injection à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection de carburant muni de moyens obturateurs mobiles entre une position d'ouverture et une position de fermeture sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés par un système électronique de contrôle moteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur.

Selon l'invention, le dispositif d'injection de carburant est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en pression cyclique du carburant remplissant ladite buse, la fréquence et l'intensité de la surpression ainsi générée étant ajustées par des moyens de commande pilotés par le système électronique de contrôle moteur pour produire une atomisation du carburant sous forme de gouttelettes de tailles prédéterminées et permettre l'injection d'une quantité désirée de carburant pendant l'ouverture desdits moyens obturateurs.

Conformément à l'invention, l'injection du carburant à travers l'orifice d'injection se fait par application d'une surpression dans la buse d'injection. A chaque surpression correspond l'injection d'une quantité élémentaire de carburant sous la forme d'un faisceau de gouttelettes, pour injecter la quantité totale requise, il est donc nécessaire d'engendrer une succession appropriée de surpressions. Le nombre de cycles est calculé de façon très simple comme le rapport de la quantité totale requise par la quantité élémentaire injectée à chaque pulse de pression.

Cette variation cyclique de la pression du carburant contenu dans la buse d'injection, encore appelée pression dynamique, est provoquée selon un mode particulier de réalisation par déformation des parois de la cavité. La variation de volume ainsi obtenue est adaptée pour permettre de générer la surpression nécessaire à l'injection du carburant.

Pour commander la déformation des parois de la cavité, il est possible d'utiliser des matériaux piézo-électriques ou magnétostrictifs activés par une source de puissance électrique commandée par le système de contrôle moteur. De tels matériaux se déforment sous l'influence d'un champ électrique ou magnétique et permettent donc l'application, par contact direct ou à distance par action indirecte, de contraintes sur les parois, générant ainsi les déplacements voulus.

Un tel dispositif d'injection commandé électroniquement permet un contrôle très précis de la taille des gouttes injectées et qui est totalement indépendamment du débit et de la durée d'injection.

Il offre également la possibilité, en étant disposé au voisinage d'une soupape d'admission, d'injecter le carburant dans la chambre de combustion pendant tout le temps d'ouverture de la soupape, et d'assurer ainsi un contrôle précis du dosage et une bonne vaporisation du carburant directement dans la chambre grâce au faible diamètre des gouttes injectées.

Une telle disposition permet de profiter du flux d'air pénétrant dans la chambre de combustion pendant cette phase d'admission pour assister le décollement des séries de gouttes formées sur l'orifice d'injection et empêcher les gouttes de se déposer sur le col de la soupape par effet d'entraînement. De plus, ce flux d'air provoque une abrasion des gouttes de carburant injectées contribuant ainsi à leur vaporisation dès leur formation.

Selon une autre caractéristique du dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la section de passage de l'orifice d'injection est conformée de façon à former des gouttes de carburant de dimensions sensiblement uniformes. La taille de ces gouttes est préférentiellement comprise entre 20 à 40 microns de diamètre.

Selon différents modes de réalisation, cet orifice d'injection se présente sous la forme d'une fente oblongue droite ou circulaire, de dimension transversale réduite à quelques microns, par exemple de l'ordre de 15 à 20 microns.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 est une vue en coupe de la culasse d'un moteur à combustion interne et d'un premier mode de réalisation du dispositif d'injection de carburant selon l'invention
la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, montrant un second mode de réalisation du dispositif d'injection selon l'invention
la figure 3 est une vue de détail partielle du dispositif d'injection représenté à la figure 1.

Conformément aux dessins annexés, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. De plus, pour faciliter la lecture de ces dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à 1 ' autre.

En se reportant à la figure 1, on voit en coupe transversale l'extrémité d'un conduit d'admission 30 ménagé à travers la culasse 31 d'un moteur à combustion interne du type multicylindre à allumage commandé. Ce conduit 30 débouche dans la chambre de combustion 33 définie sur la face inférieure de la culasse 31 par l'intermédiaire d'un orifice d'admission 32 servant de siège à une soupape à tige 9 montée coulissante dans un guide 34 logé dans la culasse 31. L'ouverture de la soupape 9 est commandée classiquement par des moyens appropriés non figurés, tels qu'un arbre à cames.

Le dispositif d'injection de carburant selon l'invention est du type multipoint à commande électronique. Chaque chambre de combustion 33 du moteur est alimentée en carburant par au moins un injecteur spécifique 1. Selon l'implantation particulière représentée, l'injecteur 1 objet de la présente invention est conformé pour venir entourer la soupape d'admission 9.

Cet injecteur 1 qui s'étend dans le conduit d'admission en amont de la chambre de combustion 33 dans le sens de l'écoulement de l'air frais comburant, est essentiellement formé d'un corps constitué d'un corps tubulaire 2 sensiblement cylindrique disposé coaxialement à la tige de la soupape 9.

Ce corps 2 est ancré à son extrémité axiale supérieure, repérée par le point G, directement sur le guide 34 de la soupape 9 lequel est adapté en conséquence tandis qu'à l'opposé, son extrémité axiale inférieure, repérée par le point A, s'étend au voisinage du siège 32 de la soupape 9.

Le corps 2 présente une paroi d'épaisseur évolutive définissant deux alésages intérieurs 22 et 24 de diamètres distincts. L'alésage 22 est destiné à recevoir à coulissement, dans la zone située axialement entre les points de repère E et
D, un plongeur 3 constitué d'un manchon 13 s'étendant également coaxialement à la tige de la soupape 9.

L'ajustement approprié des diamètres respectifs de l'alésage 22 et du manchon 13 permet d'obtenir un centrage et un guidage en translation précis de ce dernier par rapport au corps 2 de l'injecteur. De préférence, le jeu entre les parois en regard est de quelques microns.

L'alésage 24, de diamètre sensiblement supérieur à l'alésage 22, délimite avec les parois en vis-à-vis du manchon 13 situées entre les points
D et C, une cavité sensiblement cylindrique 4. La cavité 4 ainsi définie est destinée à être alimentée en permanence en carburant par plusieurs canaux d'amené 15 ménagés radialement à travers le manchon 13. Ces canaux sont reliés à un circuit d'alimentation en carburant sous une pression donnée non figuré.

Les dimensions de cette cavité 4 et plus particulièrement sa hauteur (dans le sens axial) sont ajustées en fonction des quantités de carburant à délivrer, son épaisseur (dans le sens radial) à savoir la distance séparant les parois de l'alésage 24 du corps 2 et celles en regard du manchon 13, est de l'ordre de quelques centaines de microns.

Les parois d'extrémité inférieures du corps 2 comme celles en regard du manchon 13, situées entre les points C et B-A, se terminent au voisinage de la tête de la soupape 9, en s'évasant et en se rapprochant l'une de l'autre jusqu'à venir au contact au droit de leurs extrémités axiales, repérées respectivement par les points B et A.

Il en résulte que la cavité 4 se rétrécit vers le bas pour former une buse d'injection carburant 12 qui se termine à son tour par une fente circulaire 14 comprise entre les deux extrémités axiales du corps 2 et du plongeur 3, fente 14 qui constitue l'orifice d'injection de l'injecteur 1.

L'ouverture de cette fente 14 est commandée par le déplacement axial du plongeur 3 qui est mobile par rapport au corps 2 qui demeure fixe.

L'extrémité B du plongeur 3 constitue donc une clapet obturateur pour la fente 14, en venant reposer contre le siège correspondant qui est formé par l'extrémité A du corps 2.

Le plongeur 3 est apte à se déplacer entre la position fermée où les extrémités A et B respectives du corps 2 et du plongeur 3 sont en contact et une positon ouverte où l'extrémité B se trouve décalée axialement de l'extrémité A d'une valeur prédéfinie. Ces déplacements sont opérés au moyen d'un mécanisme de manoeuvre approprié situé dans la partie haute du corps 2 entre les points G et E.

Ce mécanisme de manoeuvre du plongeur 3 se compose essentiellement d'un élément de tube 6 à paroi mince prolongeant le manchon 13 et d'un empilement de céramiques piézo-électriques 5.

L'élément de tube 6 forme des moyens élastiques de rappel forçant le plongeur 3 dans la position de fermeture de la fente 14, tandis que lorsqu'il est activé, l'actuateur piézo-électrique 5 tend à repousser le plongeur 3 de son siège A d'une hauteur donnée contre l'action antagoniste du tube 6.

L'élément de tube 6 est fixé à son extrémité axiale supérieure, directement sur le guide 34 de la soupape 9. I1 présente par ailleurs une zone rigide taraudée 16, s'étendant entre les points G et F, sur sa face externe de façon à recevoir un écrou 7. Cette partie filetée 16 du tube 6 est prolongée par une paroi mince flexible de forme concave, s'étendant entre les points F et
E, pour ensuite rejoindre le manchon monté à coulissement dans le corps de l'injecteur 2.

La jonction entre l'élément de tube 6 et le manchon 13 définit un épaulement en saillie radiale qui sert d'appui axial à l'extrémité inférieure de l'empilement annulaire multicouches de céramiques piézo-électriques 5. L'autre extrémité de l'empilement 5 est précontraint par l'écrou 7 avec un effort de serrage adapté.

L'empilement 5 est connecté à une alimentation électrique appropriée non figurée pilotée par un système électronique de contrôle moteur également non figuré. Par application d'une tension électrique entre les électrodes de l'empilement 5, on provoque une déformation de cet empilement se traduisant par une translation axiale du manchon 13, par déformation élastique des parois concaves du tube 6, d'une valeur prédéterminée e et donc aussi une translation selon l'axe des extrémités en regard A et B du corps 2 et du plongeur 3 définissant la fente circulaire 14 terminant la cavité 4, créant ainsi une ouverture circulaire de largeur e .

L'ajustement du corps 2 et du plongeur 3 dans leurs parties centrales situées entre les points E et D permet un déplacement aisé du plongeur 3 et permet de limiter l'angle entre les deux axes de symétrie des deux parois terminales A et B pour préserver l'uniformité de la fente 14 le long de sa circonférence.

Pour un déplacement axial du plongeur 3 de l'ordre de vingt microns et un jeu < e d de dix microns entre les pièces dans leurs parties centrales, on obtient, pour des longueurs sensiblement identiques de part et d'autre de leur zone centrale (distance D-G voisine de D-A), de légers écarts possibles dans l'ouverture de la fente 14 limités au maximum à :
[e2 + d2]1/2 ~ e = 2,5 ssm.

On peut obtenir un déplacement axial < e e de vingt microns typiquement en appliquant cinquante Volts sur un empilement de vingt millimètres de hauteur contenant cent trente couches de céramiques annulaires piézo-électriques, la force axiale générée atteint plusieurs kilo
Newtons et s'exerce dans des temps inférieurs à cent microsecondes. Ces empilements sont disponibles industriellement. Ceci permet d'assurer une ouverture circulaire de la fente 14 de vingt microns en un temps inférieur à 0,1 milliseconde pour amorcer l'éjection du carburant hors de la buse 12 à travers la fente 14.

En effet, considérons que la paroi élastique 6 exerce une force de rappel F, pour un poids total du plongeur intérieur 3 de cent grammes. Pour déplacer axialement le plongeur 3 de vingt microns en cent microsecondes, l'empilement doit développer une force maximale T permettant d'assurer l'accélération G voulue du plongeur 3 et la déformation de la paroi 6, soit
T = (mx G) + F
Dans l'hypothèse ou le déplacement du plongeur 3 s'opère selon une sinusoïde de type uOsin t, on a alors
-a? 2
G = u0
soit compte tenu des valeurs numériques reteneus
mx G = 250 Newtons.

La force de rappel F exercée par la paroi élastique 6 est donc définie pour exercer une contrainte de même valeur pour avoir un temps de fermeture sensiblement identique au temps d'ouverture soit deux cent cinquante Newtons.

L'empilement de céramique 5 doit donc développer lors de l'ouverture une contrainte T de l'ordre de cinq cent Newtons ce qui est largement admissible avec les actuateurs actuellement commercialisés.

L'orifice d'injection de la buse 12 que constitue la fente 14 est donc adapté pour délivrer un nuage de gouttes de carburant dont les tailles sont parfaitement calibrées. En effet grâce à la dimension radiale restreinte du passage dégagé lors de la levée du plongeur 3, entre quinze et vingt microns, les gouttes de carburant ont un diamètre uniforme compris entre vingt et cinquante microns.

Cette dimension radiale réduite de l'orifice d'injection s'étendant toutefois sur un périmètre adapté, la section totale de l'orifice est suffisante pour permettre l'injection des quantités importantes de carburant requises pour les fonctionnements à pleine charge et haut régime du moteur. Les gouttes ainsi générées sont alors suffisamment petites pour assurer la vaporisation complète et homogène du carburant injecté.

Pendant le temps d'application de la tension entre les électrodes de l'empilement 5 l'ouverture de la fente 14 circulaire définie entre les extrémités A et B, reste constante ou bien varie selon la valeur de la tension appliquée.

Lorsque cette tension retombe à zéro, la paroi élastique de rappel 6 assure la fermeture de la fente 14 circulaire entre A et B avec un temps de fermeture du même ordre de grandeur que celui nécessaire à l'ouverture.

Selon un aspect particulièrement original du dispositif d'injection objet de l'invention, la pression d'alimentation du carburant remplissant la cavité 4 et la buse 12 est choisie en fonction des dimensions de l'orifice d'injection formé par la fente 14 de façon que lors de son ouverture, la tension superficielle du liquide provoque la formation d'un ménisque empêchant tout écoulement de ce dernier hors de la fente 14.

L'éjection du liquide hors de la fente n'est donc pas générée par la levée du plongeur mais par la mise en pression du liquide contenu dans la cavité et donc dans la buse d'injection.

Cette mise en pression n'est pas continue mais cyclique. Chaque pulse de pression provoque l'éjection d'une quantité élémentaire de carburant sous la forme d'un faisceau de gouttelettes calibrées, et c'est la répétition de ces éjections élémentaires à haute fréquence qui produit l'éjection de la quantité totale souhaitée dans le laps de temps donné, compte tenu des conditions de fonctionnement du moteur. La quantité élémentaire de carburant qui est déterminée par la section de l'orifice d'injection et de la valeur de la surpression est choisie suffisamment petite pour satisfaire à toutes les conditions de fonctionnement du moteur.

Pour ce faire la paroi du corps 2 d'épaisseur réduite dans la zone de la cavité 4, c'est-à-dire entre les points C et D, est entourée par un cylindre en matériau piézo-électrique 8. Ce cylindre 8 est directement fixé sur la face extérieure correspondante du corps 2 de l'injecteur.

Les surfaces internes et externes du cylindre 8 qui composent les électrodes sont connectées à une alimentation électrique appropriée non figurée pilotée par le système électronique de contrôle moteur qui pilote par ailleurs l'empilement 5.

Avec une polarisation radiale, lorsqu'on applique une tension alternative entre les électrodes du cylindre, on est à même de faire varier son diamètre intérieur ce qui entraîne simultanément une variation de diamètre des parois correspondantes du corps 2 dont la nature et l'épaisseur sont adaptées pour permettre une telle déformation élastique.

Ces variations de diamètre du cylindre 8 génèrent des vibrations radiales de la paroi extérieure de la cavité 4. Ces vibrations engendrent, à leur tour, une pression dynamique dans le carburant liquide remplissant la cavité 4 et la buse d'injection 12.

La paroi du plongeur 3 est dimensionnée de façon à présenter une rigidité suffisante pour supporter les pics de pression dans la cavité 4 et dans la buse 12 en subissant seulement des déformations amenant des variations de diamètre du second ordre par rapport aux variations de diamètre des parois correspondantes du corps 2.

A chaque cycle de tension appliquée au cylindre piézo-électrique 8 est généré un pulse de pression dans la cavité 4. La surpression alors engendrée est suffisante pour casser la tension de surface du ménisque de liquide se formant au droit de la fente 14 annulaire entre A et B, lorsque cette dernière est ouverte.

Le liquide brusquement mis sous pression est alors éjecté sous forme d'une couronne de gouttes dont le diamètre est directement fonction des dimensions de l'ouverture de la fente 14.

L'inclinaison de la partie terminale de la- cavité 4 définissant la buse d'injection 12 entre B et C qui résulte de l'évasement des parois terminales du corps 2 et du plongeur 3, permet de former un faisceau conique de gouttes apte à être dirigé directement dans la chambre de combustion 33 lors de l'ouverture de la soupape 9.

A titre d'exemple, le dispositif d'injection comprend une cavité 4 de cent cinquante microns d'épaisseur comprise entre un corps 2 en laiton d'un millimètre d'épaisseur et un plongeur 3 également en laiton de douze millimètres de diamètre ayant une épaisseur de cent microns, le corps 2 étant associé par collage à un cylindre en céramique piézo-électrique 8 d'un millimètre d'épaisseur sur une longueur de quinze millimètres (entre les points D et C). On obtient alors avec une tension alternative de soixante quinze volts à quatre vingt kiloHertz, l'éjection d'un faisceau de gouttes de carburant. Le diamètre des gouttes est fonction du réglage de l'ouverture et peut être choisi entre vingt et cinquante microns. La vitesse d'éjection des gouttes peut être ajustée entre un à trois mètres par seconde pour un diamètre donné.

Grâce au mode particulier de réalisation du dispositif d'injection selon l'invention, représenté à la figure 1, il est possible de déclencher l'injection du carburant lors de la levée de la soupape 9 et d'injecter le carburant directement dans la chambre de combustion à travers l'ouverture 10 ainsi dégagée.

Par ailleurs, lors de l'ouverture de la soupape 9, le flux d'air d'admission remplissant la chambre de combustion 23 a une vitesse de l'ordre de 70 mètres par seconde au voisinage du col de la soupape. Ce flux assiste l'éjection du carburant et entraîne les gouttes qui sont éjectées de la fente 14 circulaire sous forme d'un faisceau conique pour les propulser directement dans la chambre 23 à travers l'ouverture 10.

La différence entre la vitesse d'éjection des gouttes, voisine de 3 mètres par seconde et celle du flux d'air, provoque un phénomène d'abrasion des gouttes de carburant et contribue à leur évaporation.

L'ouverture de la fente d'éjection 14 peut être synchronisée sur l'ouverture de la soupape 9 par simple commande en tension de l'actuateur 5 et l'éjection des gouttes est alors produite par application d'une tension alternative sur les électrodes du cylindre 8 pendant une durée prédéterminée permettant d'opérer l'injection du débit de carburant requis suivant les points de fonctionnement du moteur.

Chaque pulse de pression produisant l'éjection d'un nombre déterminé de gouttes, repérées 11, on peut donc doser très précisément la quantité de carburant injecté en commandant électriquement le nombre de pulses correspondant.

La figure 2 illustre un second mode de réalisation du mécanisme de manoeuvre du plongeur 3 et d'ouverture de la fente 14. Dans cette version, l'actuateur piézo-électrique 5 est remplacé par un système entièrement mécanique. La soupape 9 possède une partie galbée 19 en saillie autour de la tige, cette partie 19 venant en appui sur l'élément de paroi élastique 6 lors de la levée de soupape 9. La pression provoquée par l'appui de la surface 19 contre la paroi 6 se traduit par une élongation de cette dernière ce qui produit, à son tour, une translation de la partie inférieure du plongeur 3 et une ouverture correspondante de la fente 14.

Dans ce second mode de réalisation particulier de l'invention, l'ouverture de la fente circulaire 14 est directement déterminée par le diamètre du galbe 19 et par la rigidité de la paroi flexible 6.

La figure 3 détaille un système piézoélectrique apte à assurer les déformations des parois de la cavité 4 générant les surpressions cycliques du carburant qu'elle renferme. Le cylindre piézo-électrique 8 est subdivisé en plusieurs plaquettes courbées 13. Chaque plaquette piézo-électrique 13 est solidarisée à la paroi du corps 2 par collage et les électrodes sont formées par les deux facettes. Lorsqu'on applique une tension entre ces électrodes, par effet de striction, chaque plaquette piézo-électrique 13 s'étire dans ses deux directions planaires ; l'état de contrainte sur les deux faces étant différent, ceci a pour effet de créer une flexion de la plaquette qui se traduit localement par un changement de courbure de la paroi correspondante du corps 2. Chaque plaquette 13 exerce la même déformation en phase avec la tension électrique appliquée. L'effet résultant est une variation de volume apparaissant à chaque cycle de tension, ce qui permet de générer la surpression voulue à chaque cycle dans la cavité 4 délimitée entre le corps de l'injecteur 2 et le plongeur 3.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.

Ainsi, l'invention n'est pas limitée à un corps d'injecteur 2 disposé concentriquement à l'axe d'une soupape 9. Le corps 2 de l'injecteur peut ainsi être disposé plus en amont dans le conduit d'admission, voire à l'extérieur de la culasse dans le collecteur d'admission.

Ainsi la présente invention peut s'appliquer à tous types d'injecteurs et notamment à un injecteur classique à aiguille. Il suffit toutefois que la buse d'injection puisse coopérer avec une source d'excitation apte à créer des ondes de pression à des fréquences très élevées.

De même, il est possible, en ajustant en conséquence la pression d'admission du carburant introduit dans la cavité 4, de fonctionner avec une fente d'éjection 14 ouverte en permanence pendant tout le temps de fonctionnement du moteur.

L'injection est alors contrôlée par la seule mise sous pression de la cavité 4 par l'élément piézoélectrique 8. En l'absence d'excitation de l'élément 8, la tension superficielle du carburant crée un ménisque qui empêche toute fuite de carburant à travers la fente 14.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. [1] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé du type comprenant un corps (2) d'injecteur (1) à l'intérieur duquel est ménagé une capacité (4) reliée à un circuit d'alimentation en carburant sous une pression adaptée, ladite capacité (4) débouchant dans une buse d'injection (12) à l'extrémité de laquelle est ménagé un orifice d'injection de carburant (14) coopérant avec des moyens obturateurs mobiles (3) entre une position d'ouverture et une position de fermeture sous l'action de moyens de manoeuvre pilotés (5,6) par un système électronique de contrôle moteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en pression cyclique (8) du carburant remplissant ladite buse (12), la fréquence et l'intensité de la surpression étant ajustées par des moyens de commande pilotés par ledit système électronique de contrôle moteur pour produire une atomisation du carburant sous forme de gouttelettes de tailles prédéterminées et permettre l'injection d'une quantité désirée de carburant pendant l'ouverture desdits moyens obturateurs (3).
2. [2] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de passage de l'orifice d'injection (14) lors de l'ouverture desdits moyens obturateurs (3) est conformée de façon à former des gouttes de carburant de dimensions sensiblement uniformes.
3. [3] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de passage de l'orifice d'injection (14) lors de l'ouverture desdits moyens obturateurs (3) est conformée de façon à former des gouttes de carburant de diamètre compris entre 20 et 50 microns.
4. [4] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'orifice d'injection (14) est formé par une fente oblongue dont la dimension transversale est comprise entre 15 et 20 microns.
5. [5] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'orifice d'injection (14) est formé par une fente circulaire.
6. [6] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression d'alimentation du carburant pénétrant dans la cavité (4) est adaptée aux dimensions de l'orifice d'injection (14) de façon à être insuffisante pour provoquer l'éjection du carburant hors dudit orifice (14) lors de l'ouverture desdits moyens obturateurs (3).
7. [7] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre desdits moyens obturateurs mobiles (3) comprennent un actuateur piézo-électrique (5) et des moyens élastiques de rappel (6).
8. [8] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en pression cyclique du carburant remplissant ladite buse d'injection (12) comprennent un actuateur piézo-électrique (8).
9. [9] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit actuateur piézo-électrique est constitué par une pluralité de plaquettes piézo-électrique (13) solidarisées sur la paroi d'épaisseur adaptée du corps (2) de l'injecteur (1) au droit de la capacité (4).
10. [10] Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne à allumage commandé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit corps (2) de l'injecteur (1) est adapté pour être monté concentriquement à une soupape d'admission (9) commandant l'introduction de l'air comburant dans une chambre de combustion (33) du moteur.