FR2872866A1 - Fuel-air mixture injection device for motor vehicle, has case with inner chamber supplied with air and exhaust gas based on controlled flow so that pressure within chamber is constant and greater than pressure in outlet of chamber end - Google Patents

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Abstract

The device (10) has a case (12) comprising an inner chamber (14) with its end (24) conformed as nozzle. The chamber is supplied with air (A) and exhaust gas (G) of vehicle according to controlled flow in a manner that pressure (P1) within the chamber is constant and greater than pressure (P2) in outlet of the end. The chamber is supplied with air and exhaust gas mixture through a mixture inlet conduit (28).

Description

"Dispositif d'injection de mélange carburé"Fuel mixture injection device

pour un moteur de véhicule automobile" L'invention concerne un dispositif d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile.  The invention relates to a fuel mixture injection device for a motor vehicle engine.

L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un boîtier qui comporte une chambre interne, à l'intérieur de laquelle est agencée une partie d'un injecteur de carburant, qui est alimentée au moins en air, et io dont une extrémité, qui entoure avec jeu l'extrémité dudit injecteur débouche dans une chambre de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité de l'injecteur sous forme de fines gouttelettes.  The invention more particularly relates to a fuel mixture injection device for a motor vehicle engine, of the type which comprises a housing which comprises an internal chamber, inside which is arranged a portion of a fuel injector, which is fed at least with air, and whose end, which loosely surrounds the end of said injector opens into a combustion chamber of the engine for spraying fuel from the end of the injector in the form of fine droplets.

On connaît de nombreux exemples de dispositifs de ce 15 type, qui sont généralement connus sous le nom de systèmes d'injection dit "à manteau d'air".  Numerous examples of such devices are known, which are generally known as so-called "air-mantle" injection systems.

Ces systèmes d'injection permettent d'améliorer la pulvérisation du carburant issu de l'extrémité de l'injecteur. De l'air sous pression, fourni par la chambre du boîtier, est acheminé à proximité de l'extrémité de l'injecteur de manière à provoquer la pulvérisation du carburant sous formes de fines gouttelettes, ce qui permet de provoquer la brumisation du carburant et d'améliorer ainsi la combustion du carburant dans la chambre de combustion du moteur.  These injection systems make it possible to improve the spraying of the fuel coming from the end of the injector. Pressurized air, supplied from the chamber of the housing, is conveyed near the end of the injector so as to cause the fuel to be sprayed in the form of fine droplets, thereby causing fuel misting and thus improving the combustion of the fuel in the combustion chamber of the engine.

Le document FR-2.704.601, par exemple, décrit et représente un tel dispositif, dans lequel de l'air mélangé à des vapeur de carburant issues d'un réservoir du véhicule, est acheminé à proximité de l'extrémité de l'injecteur du véhicule pour améliorer le mélange air/carburant qui alimente la chambre de combustion du moteur.  The document FR-2,704,601, for example, describes and represents such a device, in which air mixed with fuel vapor from a tank of the vehicle, is conveyed near the end of the injector the vehicle to improve the air / fuel mixture that feeds the combustion chamber of the engine.

Un problème majeur des moteurs de véhicules modernes, pour lesquels un haut niveau de dépollution est requis, réside dans le contrôle des émissions d'hydrocarbures imbrûlés lors des phases de démarrage à froid du moteur. Il existe en effet au cours de cette phase une période de temps de quelques secondes durant laquelle le catalyseur du véhicule n'est pas amorcé et n'est donc pas à même de filtrer les polluants résultant de la combustion du mélange carburé au sein du moteur.  A major problem of modern vehicle engines, for which a high level of pollution control is required, lies in the control of unburned hydrocarbon emissions during the cold start phases of the engine. There is indeed during this phase a period of time of a few seconds during which the catalyst of the vehicle is not primed and is therefore not able to filter the pollutants resulting from the combustion of the fuel mixture within the engine .

II est par ailleurs connu que la façon dont le carburant est pulvérisé dans la chambre de combustion a un effet important sur l'apparition des gaz imbrûlés.  It is also known that the way in which the fuel is sprayed into the combustion chamber has a significant effect on the appearance of unburned gases.

Pour de faibles températures dans la chambre de combustion, il est notamment nécessaire de pouvoir pulvériser le carburant à une vitesse élevée voisine de la vitesse du son de manière à provoquer une brumisation optimale du mélange carburé.  For low temperatures in the combustion chamber, it is necessary in particular to be able to spray the fuel at a high speed close to the speed of sound so as to cause an optimal misting of the fuel mixture.

Or, aucun des dispositifs d'injection connus à ce jour ne permet d'atteindre de vitesses de pulvérisation de cet ordre.  However, none of the injection devices known to date does not achieve spray speeds of this order.

L'invention remédie à cet inconvénient en proposant un dispositif d'injection permettant d'atteindre de vitesses de pulvérisation proches de la vitesse du son.  The invention overcomes this disadvantage by providing an injection device to achieve spray speeds close to the speed of sound.

Dans ce but, l'invention propose un dispositif d'injection du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'extrémité de la chambre est conformée en tuyère et en ce que la chambre est alimentée en air et en gaz d'échappement du véhicule selon des débits contrôlés de manière que la pression régnant à l'intérieur dans la chambre soit sensiblement constante et sensiblement supérieure à la pression en sortie de l'extrémité de la chambre, pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée.  For this purpose, the invention proposes an injection device of the type described above, characterized in that the end of the chamber is shaped as a nozzle and in that the chamber is supplied with air and exhaust gas from the vehicle at controlled flow rates so that the pressure inside the chamber is substantially constant and substantially greater than the outlet pressure of the end of the chamber, to cause the fuel droplets to be sprayed at a high speed.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la chambre est alimentée en un mélange d'air et de gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier et qui débouche à l'intérieur de la chambre pour assurer une répartition uniforme de la pression à l'intérieur de la chambre, - le conduit unique d'admission de mélange est alimenté en air et en gaz d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit d'air et d'un conduit de gaz d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier à l'entrée du conduit unique d'admission de mélange, - chaque conduit d'air ou de gaz d'échappement comporte une bague interne de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits, - l'extrémité de la chambre conformée en tuyère comporte: É un tronçon convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité du boîtier, lo É un tronçon divergent, qui est accolé au tronçon convergent, dont la conicité est tournée vers la chambre du boîtier, et dont l'angle d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont du tronçon divergent et l'extrémité du boîtier.  According to other characteristics of the invention: the chamber is fed with a mixture of air and exhaust gas via a single inlet mixture duct which passes through the casing and which opens at inside the chamber to ensure a uniform distribution of the pressure inside the chamber, - the single intake duct of mixture is supplied with air and exhaust gas via a conduit d ' air and an exhaust duct that meet outside the housing at the inlet of the single intake duct mixture, - each air duct or exhaust gas has an inner ring of calibration which is intended to regulate the flow rate of each of said ducts, the end of the nozzle-shaped chamber comprises: a convergent section, whose conicity is turned towards the end of the casing, a divergent section, which is adjacent to the convergent section, the conicity is turned towards the chamber of the housing, and whose opening angle is high to cause the appearance of a turbulent flow between the upstream end of the diverging section and the end of the housing.

- l'extrémité de l'injecteur est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent et divergent de l'extrémité de la chambre conformée en tuyère, - l'injecteur comporte un corps extérieur au boîtier et une buse cylindrique qui en constitue la partie reçue dans le boîtier, - la buse cylindrique est reçue dans un perçage du boîtier, et un joint torique d'étanchéité est interposé entre le perçage et la buse cylindrique.  the end of the injector is arranged at the junction between the converging sections and diverging from the end of the chamber shaped like a nozzle, the injector comprises a body outside the housing and a cylindrical nozzle constituting its part received in the housing, the cylindrical nozzle is received in a bore of the housing, and an O-ring seal is interposed between the bore and the cylindrical nozzle.

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 au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif d'injection selon l'invention.  Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawing in which the single figure is a schematic overview of an injection device. according to the invention.

Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence 30 identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires.  In the following description, like reference numerals denote like parts or having similar functions.

On a représenté sur la figure unique l'ensemble d'un dispositif 10 d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile.  The single figure shows the assembly of a fuel injection device 10 for a motor vehicle engine.

De manière connue, le dispositif 10 comporte un boîtier 12 qui comporte une chambre interne 14 et dont l'extrémité 13 est destinée à affleurer dans une chambre de combustion (non représentée) d'un moteur thermique de véhicule automobile. A l'intérieur de cette chambre 14 est agencé une partie 16 d'un injecteur 18 de carburant. Par exemple, l'injecteur 18 comporte un corps 20 extérieur au boîtier et une buse 16 cylindrique qui constitue la partie de l'injecteur 18 qui est reçue dans le boîtier 12. A cet effet, la buse cylindrique 16 est reçue dans un perçage 22 du boîtier 12, et un joint torique 23 d'étanchéité est interposé entre le perçage 22 et la buse cylindrique 16.  In known manner, the device 10 comprises a housing 12 which has an internal chamber 14 and whose end 13 is intended to be flush in a combustion chamber (not shown) of a motor vehicle engine. Inside this chamber 14 is arranged a portion 16 of a fuel injector 18. For example, the injector 18 comprises a body 20 outside the housing and a cylindrical nozzle 16 which constitutes the part of the injector 18 which is received in the housing 12. For this purpose, the cylindrical nozzle 16 is received in a bore 22 of the housing 12, and an O-ring 23 sealing is interposed between the bore 22 and the cylindrical nozzle 16.

De manière connue, la chambre interne 14 est alimentée au moins en air, et une extrémité 24 de la chambre 14, qui entoure avec jeu l'extrémité 26 dudit injecteur 18 débouche dans la chambre (non représentée) de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité 26 de l'injecteur 18 sous forme de fines gouttelettes.  In known manner, the internal chamber 14 is supplied with at least air, and an end 24 of the chamber 14, which surrounds with play the end 26 of said injector 18 opens into the combustion chamber (not shown) of the engine to spray the engine. fuel from the end 26 of the injector 18 in the form of fine droplets.

Conformément à l'invention, l'extrémité 24 de la chambre 14 est conformée en tuyère et la chambre 14 est alimentée en air et en gaz d'échappement du véhicule selon des débits respectifs contrôlés de manière que la pression "PI" régnant à l'intérieur de la chambre 14 soit sensiblement constante et soit aussi sensiblement supérieure à la pression "P2" en sortie de l'extrémité 24 de la chambre 14, pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée.  According to the invention, the end 24 of the chamber 14 is shaped as a nozzle and the chamber 14 is supplied with air and exhaust gas from the vehicle according to respective flow rates controlled so that the pressure "PI" prevailing at the The interior of the chamber 14 is substantially constant and is also substantially greater than the pressure "P2" at the outlet of the end 24 of the chamber 14, for causing the fuel droplets to be sprayed at a high speed.

Plus particulièrement, la chambre 14 est alimentée en un mélange "A+G" d'air "A" et de gaz d'échappement "G", comme représenté par les flèches de la figure 1, par l'intermédiaire d'un conduit 28 unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier 12 et qui débouche à l'intérieur de la chambre 14 pour assurer une répartition uniforme de la pression "PI" à l'intérieur de la chambre 14.  More particularly, the chamber 14 is fed with a mixture "A + G" of air "A" and of exhaust gas "G", as represented by the arrows of FIG. 1, via a conduit 28, which opens into the chamber 14 to ensure a uniform distribution of the pressure "PI" within the chamber 14.

Pour alimenter ce conduit 28 en mélange "A+G" d'air et de gaz d'échappement, le conduit 28 unique d'admission de mélange est alimenté en air "A" et en gaz "G" d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit d'air 30 et d'un conduit 32 de gaz d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier 14 à l'entrée 34 du conduit 28 unique d'admission de mélange.  To supply this duct 28 with a mixture of "A + G" of air and of exhaust gas, the single inlet duct 28 is supplied with air "A" and exhaust gas "G" through the exhaust gas. intermediate of an air duct 30 and an exhaust pipe 32 which meet outside the housing 14 at the inlet 34 of the single duct 28 mixing inlet.

Avantageusement, le conduit 30 d'air "A" et le conduit 32 de gaz "G" d'échappement comportent chacun une bague interne respective 36, 38 de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits 30, 32. De ce fait, le débit dans le conduit 28 unique d'admission se trouve lui aussi régulé.  Advantageously, the air duct "A" and the exhaust gas duct 32 "G" each comprise a respective inner ring 36, 38 of calibration which is intended to regulate the flow rate of each of said ducts 30, 32. this fact, the flow rate in the single inlet duct 28 is also regulated.

io Avantageusement, l'extrémité 24 de la chambre 14 comporte, pour réaliser sa conformation en tuyère: - un tronçon 40 convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité 13 du boîtier 12, - un tronçon divergent 42, qui est accolé au tronçon 40 convergent, dont la conicité est tournée vers la chambre 14 du boîtier, et dont l'angle "a" d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont 44 du tronçon divergent 42 et l'extrémité 13 du boîtier.  Advantageously, the end 24 of the chamber 14 comprises, to achieve its nozzle conformation: - a convergent section 40, whose conicity is turned towards the end 13 of the housing 12, - a diverging section 42, which is attached to the converging section 40, whose conicity is turned towards the chamber 14 of the housing, and whose opening angle "a" is high to cause the appearance of a turbulent flow between the upstream end 44 of the diverging section 42 and the end 13 of the housing.

L'extrémité 26 de l'injecteur 18 est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent 40 et divergent 42 de l'extrémité 24 de la chambre 14 conformée en tuyère, c'est à dire sensiblement à l'extrémité amont du tronçon divergent 42.  The end 26 of the injector 18 is arranged at the junction between the convergent sections 40 and 42 diverge from the end 24 of the chamber 14 shaped as a nozzle, ie substantially at the upstream end of the section differ 42.

De ce fait, dès le démarrage du moteur, le carburant issu de l'extrémité 26 de l'injecteur 20 est entraîné par un flux de gaz ayant une vitesse élevée. Cette vitesse élevée résulte de la différence de pression qui existe entre la chambre 14 et le divergent 42. En effet, dans la chambre 14, la pression "PI" et sensiblement voisine de la pression atmosphérique, alors que dans le divergent 42, du fait de la conformation en tuyère de l'extrémité 24 de la chambre 14, la pression "P2" est sensiblement inférieure à la pression atmosphérique. Il en résulte une vitesse d'écoulement des gaz proche de la vitesse du son.  Therefore, from the start of the engine, the fuel from the end 26 of the injector 20 is driven by a gas stream having a high speed. This high speed results from the pressure difference that exists between the chamber 14 and the divergent 42. In fact, in the chamber 14, the pressure "PI" and substantially close to the atmospheric pressure, while in the divergent 42, because of the nozzle conformation of the end 24 of the chamber 14, the pressure "P2" is substantially lower than the atmospheric pressure. This results in a speed of gas flow close to the speed of sound.

Il convient de remarquer que l'invention présente aussi l'avantage de réchauffer les gaz d'admission puisque ceux-ci comportent un mélange d'air et de gaz d'échappement naturellement chauds.  It should be noted that the invention also has the advantage of heating the intake gases since they include a mixture of air and naturally hot exhaust gas.

L'invention améliore donc sensiblement les capacités de dépollution d'un moteur thermique de véhicule automobile lors de 5 son démarrage à froid.  The invention therefore substantially improves the pollution control capabilities of a motor vehicle engine during its cold start.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) d'injection de mélange carburé pour un moteur de véhicule automobile, du type qui comporte un boîtier (12) qui comporte une chambre interne (14), à l'intérieur de laquelle est agencée une partie (16) d'un injecteur (18) de carburant, qui est alimentée au moins en air (A), et dont une extrémité (24), qui entoure avec jeu l'extrémité (26) dudit injecteur (18) débouche dans une chambre de combustion du moteur pour pulvériser du carburant issu de l'extrémité (26) de lo l'injecteur sous forme de fines gouttelettes, caractérisé en ce que l'extrémité (24) de la chambre est conformée en tuyère et en ce que la chambre (14) est alimentée en air (A) et en gaz (G) d'échappement du véhicule selon des débits contrôlés de manière que la pression (PI) régnant à l'intérieur dans la chambre (14) soit sensiblement constante et sensiblement supérieure à la pression (P2) en sortie de l'extrémité (24) de la chambre (14), pour provoquer la pulvérisation des gouttelettes de carburant à une vitesse élevée.  A fuel mixture injection device (10) for a motor vehicle engine of the type which comprises a housing (12) having an internal chamber (14), within which a portion (16) is arranged an injector (18) of fuel, which is fed at least with air (A), and an end (24) which surrounds with play the end (26) of said injector (18) opens into a combustion chamber the engine for spraying fuel from the end (26) of the injector in the form of fine droplets, characterized in that the end (24) of the chamber is shaped like a nozzle and that the chamber (14) ) is supplied with air (A) and exhaust gas (G) from the vehicle at controlled flow rates so that the pressure (P1) prevailing inside the chamber (14) is substantially constant and substantially greater than the pressure (P2) at the end of the end (24) of the chamber (14), for causing the spraying droplets of fuel at a high speed. 2. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la chambre (14) est alimentée en un mélange (A+G) d'air (A) et de gaz (G) d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit (28) unique d'admission de mélange qui traverse le boîtier (12) et qui débouche à l'intérieur de la chambre (14) pour assurer une répartition uniforme de la pression (PI) à l'intérieur de la chambre (14).  2. Device (10) for injection according to the preceding claim, characterized in that the chamber (14) is fed with a mixture (A + G) of air (A) and gas (G) exhaust by the intermediate of a single mixture admission duct (28) which passes through the casing (12) and which opens into the chamber (14) to ensure a uniform distribution of the pressure (PI) inside of the room (14). 3. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit (28) unique d'admission de mélange est alimenté en air (A) et en gaz (G) d'échappement par l'intermédiaire d'un conduit (30) d'air (A) et d'un conduit (32) de gaz (G) d'échappement qui se rejoignent à l'extérieur du boîtier (12) à l'entrée du conduit (28) unique d'admission de mélange.  3. Device (10) for injection according to the preceding claim, characterized in that the conduit (28) single intake mixture is supplied with air (A) and gas (G) exhaust via an air duct (30) and an exhaust gas duct (32) which meet outside the casing (12) at the inlet of the single duct (28) mixture admission. 4. Dispositif (10) d'injection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque conduit (30, 32) d'air (A) ou de gaz (G) d'échappement comporte une bague interne (36, 38) de calibrage qui est destinée à réguler le débit de chacun desdits conduits (30, 32).  4. Device (10) for injection according to the preceding claim, characterized in that each duct (30, 32) of air (A) or gas (G) exhaust comprises an inner ring (36, 38) of calibration which is intended to regulate the flow rate of each of said conduits (30, 32). 5. Dispositif (10) d'injection selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité (24) de la chambre conformée en tuyère comporte: - un tronçon (40) convergent, dont la conicité est tournée vers l'extrémité (13) du boîtier (12), - un tronçon (42) divergent, qui est accolé au tronçon io convergent (40), dont la conicité est tournée vers la chambre (14) du boîtier (12), et dont l'angle (a) d'ouverture est élevé pour provoquer l'apparition d'un écoulement turbulent entre l'extrémité amont (44) du tronçon divergent (42) et l'extrémité (13) du boîtier (12).  5. Device (10) for injection according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the end (24) of the nozzle-shaped chamber comprises: - a convergent section (40) whose conicity is turned towards the end (13) of the housing (12), - a divergent section (42), which is attached to the convergent section (40), whose conicity is turned towards the chamber (14) of the housing (12) , and whose angle (a) of opening is high to cause the appearance of a turbulent flow between the upstream end (44) of the divergent section (42) and the end (13) of the housing (12) . 6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'extrémité (26) de l'injecteur (18) est agencée au droit de la jonction entre les tronçons convergent (40) et divergent (42) de l'extrémité (24) de la chambre (14) conformée en tuyère.  6. Device (10) according to the preceding claim, characterized in that the end (26) of the injector (18) is arranged at the junction between the convergent sections (40) and divergent (42) of the end (24) of the chamber (14) shaped as a nozzle. 7. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (18) comporte un corps (20) extérieur au boîtier (12) et une buse (16) cylindrique qui en constitue la partie reçue dans le boîtier (12).  7. Device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the injector (18) comprises a body (20) outside the housing (12) and a nozzle (16) which constitutes the cylindrical portion received in the housing (12). 8. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la buse (16) cylindrique est reçue dans un perçage (22) du boîtier, et en ce qu'un joint torique (23) d'étanchéité est interposé entre le perçage (22) et la buse (16) cylindrique.  8. Device (10) according to the preceding claim, characterized in that the nozzle (16) is received in a bore hole (22) of the housing, and that an O-ring seal (23) is interposed between the piercing (22) and the cylindrical nozzle (16).
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