EP0715072B1 - Injector with skirt for dispersion of fuel - Google Patents
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- EP0715072B1 EP0715072B1 EP95402705A EP95402705A EP0715072B1 EP 0715072 B1 EP0715072 B1 EP 0715072B1 EP 95402705 A EP95402705 A EP 95402705A EP 95402705 A EP95402705 A EP 95402705A EP 0715072 B1 EP0715072 B1 EP 0715072B1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/04—Injectors peculiar thereto
- F02M69/047—Injectors peculiar thereto injectors with air chambers, e.g. communicating with atmosphere for aerating the nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/08—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle specially for low-pressure fuel-injection
Definitions
- the invention relates to a fuel injector of any type delivering at least one jet of fuel, and relates in particular to an injector of the so-called “multi-jet” type, and more specifically of the "twin-jet” type, for food an internal combustion engine, in particular at minus two intake valves per combustion chamber of the engine and by fuel injection selectively into one or each of two air intake ducts per combustion.
- the invention therefore relates to the field of injectors fuel for engines, in particular for cars, equipped an injection fuel supply system, in particular of the type called "multipoint", that is to say comprising, for each combustion chamber, at least one preferably electrically controlled injector, which opens in the air intake manifold near a corresponding intake valve, and the injector the invention is advantageously applied to the equipment of injection engines with at least two intake ducts of air per combustion chamber and possibly having at minus two intake valves per combustion chamber.
- a multi-jet injector and in particular twin-jet, which, at idle and at low and medium loads of engine, works as a single-jet injector, injecting a jet fuel in a first air intake duct and directed to a first intake valve, then to heavy engine loads, which operate as a twin-jet injector, that is to say delivering, in addition to the first jet, a second jet of fuel injected into the second conduit air intake and directed to a second valve of admission.
- twin-jet injector makes it possible to control, in a to some extent, the conditions of formation of the air-fuel mixture in the corresponding combustion chamber, for more or less complete closure of one of the conduits admission to this room, performed with an organ throttle located downstream of the main regulating butterfly the air supply to the intake manifold.
- the quality of food in a combustion chamber in air-fuel mixture as well as the quality of this mixture remain dependent on the forms and dimensions of the portions of the air intake duct (s) which extend between the mouth of the injector housing in this or these conduits and the seat (s) of the corresponding intake valves.
- the length of the intake duct (s) between substantially the nozzle nose and the intake valve (s), as well as the shape of the injector housing connection to the air intake duct (s) are decisive.
- the object of the invention is to remedy these drawbacks, and in particular to propose an injector of fuel ensuring better preparation of the air-fuel mixture than that obtained with injectors known.
- Another object of the invention is to propose a fuel injector, in particular of the multi-jet type, better suited to various practice requirements than those known, in particular in that it can be mounted on any intake manifold or, optionally, any cylinder head, known classical structure, without prior adaptation particularly fine from the injector to the manifold or to the cylinder head.
- the invention aims to provide a fuel injector, of advantageous structure when the structure and geometry of the cylinder head and / or the air intake manifold are such that the distance between the injector nose and the injection valve (s) corresponding is relatively large.
- the fuel injector according to the invention in particular of the so-called multi-jet type, known by DE-A-41 29 834 and comprising a body provided with a nose, intended to be turned towards at least one air duct, and having at least one calibrated outlet hole of at least one jet of fuel oriented substantially towards the air duct (s) corresponding, and also comprising a dispersion skirt fuel that the skirt receives from each calibrated hole and the skirt transfers into the said air duct (s), the skirt having a general tubular structure, extending substantially the body and having an upstream part secured to the body and surrounding the injector nose and the or the calibrated holes, and a downstream part delimiting at least an outlet through which at least one passage for fuel formed in the skirt, leads to or one of the air ducts, the skirt being formed, at least in its downstream part, by at least one side wall progressively thinned bevel thickness decreasing from upstream to downstream to its free downstream edge, is characterized in that the free downstream edge of the skirt is in a thinne
- EP-A-0 302 637 describes a downstream tubular element the nose of an injector, which element is in the form of a blade thinned at its downstream end. But this blade, in combination with air passages surrounding the element and forming an air circulation duct, allows to drive in air all the fuel droplets that form near the thinned blade and transport them upstream of the injector, so that the injector does not drop, according to a different concept of the invention, according which the thinned blade at the downstream edge of the skirt provides a tearing of fuel films reaching this downstream edge, along the side wall of the skirt.
- the bevel (s) can be made on the face internal as on the external face of the downstream part of the skirt, used according to the invention as an active diffuser of fuel from the calibrated hole (s) of the injector nose.
- the injector of the invention is advantageously such that at at least one side wall of its dispersion skirt has, on its internal face, at least one zone intended to be struck by at least one fuel jet coming out of at least a calibrated hole.
- the injector skirt thus produced obtained by a adaptation of its geometry, and in particular its length, at the injector nose, and in particular at the angle of separation or divergence between fuel jets coming out of the calibrated holes of the nose in the case of an injector multi-jet, provides a post-spray effect, using at least one trailing edge of the blade thinned to downstream edge of its side wall (s) as a post-diffuser.
- This post-spray trailing edge (s) is or are thus brought closer to the intake valve (s), and, in the case of a multi-jet injector, an angular refocusing fuel jets coming out of the injector nose is obtained by their percussion against the side wall (s).
- This structure has the advantage of minimizing the formation of liquid fuel films on the wall in the extension of the intake duct into the cylinder head, vicinity of the intake valve seat (s), and provide relative insensitivity to the angle of separation between the fuel jets coming out of the nose of the injector.
- the or fuel jets coming out of the calibrated hole (s) are injected into a diverging central bore towards downstream of the dispersion skirt, which can be relatively short and / or cooperate with a multi-jet injector nose for which the separation angle between the jets is relatively small, so the skirt can leave the or the developed jets of fuel pass freely into the space between its side walls, up to the opening of outlet of the corresponding fuel passage, which opens in the or one respectively of the intake ducts air, so as to take advantage of the post-spray effect of or trailing edges of the thinned blade (s) of the skirt only for the part of the fuel emanating from the injector during the opening and closing phases of it, because during these transient phases, the precision of the orientation of the jet (s) is less good than during the full opening phase of the injector where the jet (s) are developed, which can lead to the formation of the deposit a liquid
- the bevel (s) of the side walls of the skirt can or can delimit (between them) a passage of constant cross section or, preferably, a divergent passage from upstream to downstream, but in no way case this passage must not be convergent downstream, for obtain the correct diffusion of fuel sought.
- the skirt has a general external cylindrical shape of section preferably circular, and has a central bore of revolution, in which case at least the downstream end portion of this bore can be delimited by a single annular bevel.
- the fuel diffusion skirt injector according to the invention may be a multi-jet spray injector only hydraulic, provided by a mechanical device, and of any known type.
- the injector diffusion skirt of the invention either an injector air assisted spraying, and in particular with air flow capped, as described for example in the application for French patent n ° 94 08646 of the Applicant, and to which one will refer for more precision on the structure and operation of the injector.
- the injector advantageously comprises a pneumatic spray cap, arranged in the skirt substantially at the level of the injector nose, and delimiting around two jets of fuel coming out of two calibrated holes a substantially annular channel supplied with spray assist air substantially at the atmospheric pressure, the cap having a plurality of air passage holes from the channel to the jets of fuel, the air passage openings having axes substantially transverse to the fuel jets and being distributed over the cap so that when each hole calibrated is released, and for low pressure gradients at the air passage openings, at high loads engine, two fuel jets coming out of the calibrated holes are diffused by the skirt each towards one respectively air intake ducts, while for strong pressure gradients, at idle and low loads and one of the fuel jets coming out of calibrated holes are preferably deflected by passing air through the holes in the cap, towards the other fuel jet which it mixes into a single cloud of sprayed fuel pneumatically in the skirt.
- a pneumatic spray cap arranged in the skirt substantially at the level of the injector nose, and delimiting around
- the twin-jet injector partially shown in the figure 1, includes a body whose silhouette is shown in 1, essentially cylindrical and of circular section, axis X-X, the end of which is intended to face the two air intake ducts to supply fuel is fitted with an injector nose 2, which has two holes calibrated 3 and 4 J1 and J2 fuel jets outlet, axes A and B divergent from each other and oriented towards a fuel dispersion skirt, described below and with which the injector is fitted, and outwards from the injector, substantially towards the air ducts, as shown in Figure 1.
- Holes 3 and 4 and axes A and B are substantially symmetrical with respect to the axis X-X, and axes A and B are substantially contained in the same median or diametral plane passing through X-X.
- holes 3 and 4 are normally closed by at least one shutter, recalled in closed position by elastic return means, at against which the shutter (s) are removed from each corresponding hole, to ensure their supply of pressurized fuel to deliver at least one jet of fuel, by controlling at least one actuator housed in body 1 with the shutter (s) and means of elastic reminder.
- the actuator can be pneumatically operated or hydraulic, and include a mobile unit driving the or shutters, but generally it's at least an electromagnet with at least one control winding and at least one core integral in axial translation with the one or more obturators, thus separated from the hole (s) 3 and 4 by the electrical supply of the control winding (s), to make the two fuel jets J1 and J2 shoot out.
- these jets are relatively thin, each at low divergence, and substantially centered in the median plane containing the axes X-X, A and B, because a pellet of calibration (not shown), mounted in the nose 2 and in which are drilled holes 3 and 4, also constitutes a hydraulic fuel spray diaphragm according to the two jets J1 and J2.
- a spray injector air-assisted at a capped rate of the type known by the French patent application n ° 94 08646 whose description is incorporated into this application by way of reference
- the injector is fitted with a spray cap air 5, of generally annular shape, which is mounted by its peripheral cylindrical crown 6 around the nose 2, which has a central chimney 7, of cylindro-conical shape, engaged inside the frustoconical recess in the face of the nose 2 on the side opposite the body 1, being applied by its free upper end against the nose 2, around calibrated holes 3 and 4.
- the cap 5 also includes a 8 radial web (relative to the X-X axis) connecting the chimney 7 at the peripheral crown 6 applied against the periphery of the nose 2, so that the cap 5 delimits with the nose 2, on the one hand, a mixing and assistance zone 9 pneumatic spraying, delimited inside the chimney 7, and into which the two holes open calibrated 3 and 4 output jets of fuel J1 and J2, and, on the other hand, a peripheral annular channel 10, which is supplied with air at substantially atmospheric pressure by holes 11 in the crown 6.
- the assistance air pneumatic spray reaches channel 10, passing through the fuel diffusion skirt described below and in a pipe which connects it to an air intake located between the engine air filter outlet and the body throttle regulating power main in engine air.
- This air reaching the canal 10 is introduced in air jets into the mixing zone and spray 9, to ensure proper preparation of the air-fuel mixture in jets J1 and J2, passing through orifices 12 defined for the passage of air, formed with appropriate dimensions in the conical part of the chimney central 7 of the cap 6, with a distribution and a particular guidelines, which are described below.
- the air passage openings 12 of the cover 5 are for example distributed symmetrically with respect to the plane diametral and median containing axes A and B of holes 3 and 4 and the injector X-X axis (plane of FIG. 1), and, simultaneously, these orifices 12 are asymmetrical by relative to a second diametral plane, perpendicular to that cited above.
- the axes of these orifices 12 are inclined and converge towards each other and towards the interior of the spray zone 9, and the axis of each orifice 12 is slightly inclined from upstream to downstream on the longitudinal axis X-X of the injector, the air jets passing through these orifices 12 thus being substantially transverse to the jets of fuel J1 and J2.
- Orientation and distribution particular of the air passage orifices 12 have for effect only at high engine loads, so when the air intake butterfly valve is fully open, the pressure gradient applied to the orifices 12, between the channel 10 substantially at atmospheric pressure and the area 9, is a weak gradient, so that the air jets passing through the orifices 12 do not disturb or modify the orientation of the jets J1 and J2 leaving the calibrated holes 3 and 4.
- the twin-jet injector works like a single-jet.
- the air arriving in zone 9 is efficient to improve spraying of fuel to loads low or medium, at all speeds and at idle.
- a excellent spraying is ensured in the modes of operation at reduced load such as when switching on high speed action or decelerations.
- the injector also includes a dispersion skirt fuel 13, of generally external cylindrical shape of circular section, and of tubular structure, the upstream part 14 delimits an internal housing of revolution and enlarged section, allowing mounting and fixing skirt 13 around body 1 and nose 2, by any means appropriate and known mechanical devices (screwing or crimping by example).
- the upstream part 14 of the skirt 13 is connected to its downstream part 15 at an internal radial shoulder 16, surrounding the entrance to a central bore 17 of the downstream part 15, and having an annular groove housing a seal elastically deformable and applied toric seal 18 against the radial web 8 of the cap 5, the crown of which external 6 is held against the periphery of the nose 2 by ribs 19 internal to the upstream part 14 of the skirt 13, between shoulder 16 and radial holes 20 drilled in this upstream part 14, for the supply of assistance air pneumatic, substantially at atmospheric pressure, passing between the ribs 19 to the holes 11 in the outer crown 6 of the cap 15.
- the skirt 13 ensures the supply of the cap 5 in spray assistance air.
- the central bore 17 of the downstream part 15 of the skirt 13, mounted substantially coaxial around the axis X-X on the nose 2 and body 1 of the injector, is a coaxial bore frustoconical diverging downstream and so that the wall side of this part 15 of skirt 13 is gradually thinned bevel 21 of thickness decreasing from upstream to downstream to its free downstream edge forming the trailing edge 22 in a thinned blade.
- downstream end part of the latter is formed by a single annular bevel 21 diverge downstream, but alternatively the downstream part 15 of the skirt 13 can be of polygonal section and formed opposite side walls, each of which is gradually thinned bevel thickness decreasing downstream to a trailing edge downstream in a thinned blade.
- the downstream part 15 of the skirt 13 is sufficiently short, taking into account the angle of separation of the jets developed J1 and J2, so that these jets pass freely, as shown in Figure 1, in the space delimited by the diverging bore 17, and therefore in the passages of fuel 23 opening at 24 into the intake ducts of air. Thanks to the bevel 21 with free downstream edge in a thinned blade 22 forming the trailing edge, the liquid fuel films, supplied during the transient phases of the injector, and flowing along the internal walls of the downstream part 15 from the skirt 13, are torn off by the flow of air in the intake ducts, and possibly around the downstream end portion of the skirt 13, which can make protruding into these conduits.
- the short skirt 13 of the injector of FIG. 1 can be particularly advantageous when the distance between the nozzle 2 of the injector and the intake valves of the combustion chamber to be supplied is not too large, taking into account the divergence of the J1 and J2 jets.
- an injector long skirt can advantageously be used, for example according to one of the variants of FIGS. 2 to 8, which is not distinguish from the injector of figure 1 only by the shape and the length of the downstream part of their skirt, so that the same reference numbers are kept for designate the same elements.
- the modular twin-jet injector with air assistance of Figure 2 has a long skirt 25 of which the downstream part 26 has a central bore 27 of cylindro-conical shape, and more precisely formed of a frusto-conical upstream portion 27a and diverging from upstream to downstream, from an intermediate portion 27b cylindrical preferably of circular section, spanning most of the length of the game downstream 26 of the skirt 25, and a downstream portion 27c also of frustoconical and divergent form from upstream to downstream.
- This downstream portion 27c of the bore 27 constitutes the face internal of an annular bevel 28, constituting the end downstream of the downstream part 26 of the skirt 25, and ending at its free downstream edge 29 in a thinned blade forming an edge of flight.
- the length of the downstream part 26 of the skirt 25, and in particular the axial dimension of its bore portions 27a and 27b, is adapted to the rest of the injector, and particular to the calibrated holes in his nose 2 so that each of the two diverging jets of fuel J1 and J2 from nose 2 strikes an area 30 located upstream of the bevel 28 on the internal face of one respectively of two diametrically opposite parts of the side wall of the downstream part of the skirt 26.
- each of the jets J1 and J2 breaks on the side wall of the skirt 25, and the fuel for this jet is then dispersed and diffused by the bevel 28 and its edge leak in thinned blade 29 in one of the air ducts, in which a good air-fuel mixture is formed, thanks to the presence of this bevel 28 and its trailing edge in thinned blade 29.
- the thinned blade 29 of the skirt 25 brings the post-diffusion closer that it provides corresponding intake valves, relative to the nozzle 2 of the injector, from which emerge the two fuel jets J1 and J2.
- These jets are more angularly refocused by their percussion in 30 on parts of the side wall of the skirt. This results in a some compensation for too great a distance between the injector nose 2 of the corresponding intake valve (s), so minimal formation of liquid films of fuel on the wall of the intake ducts, and one more high insensitivity to a variation of the angle of separation between jets J1 and J2.
- Figures 3 and 4 show a variant injector with a long skirt forming a post-diffuser which does not differs essentially from that of figure 2 only by the shape of the central bore of the downstream part of the skirt and the structure of opposite parts of its side wall forming the bevels.
- the skirt 31 has a downstream part 32 whose central bore 33 is formed of an upstream portion 33a frustoconical divergent downstream and of axial dimension limited, and a downstream portion 33b, which is cylindrical preferably of circular section and extends over the rest of the length of the downstream part of the skirt 32.
- Bevels 34 thickness decreasing from upstream to downstream to a free downstream edge or trailing edge 35 in a thinned blade are formed in the downstream end part of the bore 33 by cylindrical machining of axes inclined one on the other and on the longitudinal axis of the skirt 31, and converging towards inside the skirt 31, the machining being carried out in the inner face of the two diametrically opposite halves of the bottom of the skirt 31.
- each free downstream edge 35 in the form of a blade thinned by a bevel 34 has a concave notch 36, with concavity turned downstream, and substantially symmetrical, like each bevel 34, with respect to the median diametral plane of the bore 33 corresponding to the plane of Figure 3, that is to say to the plane containing substantially the axes of the jets of fuel J1 and J2 and the longitudinal axis of the injector.
- outlet orifice formed by the skirt 31 for each fuel jets J1 and J2 is thus delimited between the two opposite side walls each formed by one of the two bevels 34 which diverge downstream one relative to to the other and relative to the axis of the bore 33, delimiting thus between them a divergent passage downstream.
- each of the two divergent fuel jets J1 and J2 hits a percussion zone 37 located upstream of a corresponding bevel 34, on one respectively of two diametrically opposite parts of the face internal side wall of the skirt, in the part cylindrical 33b of its central bore 33.
- each jet of fuel is then dispersed and diffused in one of the two corresponding air ducts, in which an excellent air-fuel mixture is obtained thanks to the whistle conformation given to the orifice exit of the skirt for each jet of fuel through the cooperation of a bevel 34, of its trailing edge 35 in the form of a blade thinned and its concave notch 36.
- the concave notch 36 improves the spraying of the fuel by tearing off liquid fuel films flowing on the internal face of the side walls of the skirt, downstream of the percussion zones 37.
- the bevels can be produced on the external face of the downstream end part of the skirt, as shown in Figures 5 to 8.
- the skirt 38 has its downstream part 39, the central bore 40 of which comprises a upstream portion 40a frustoconical diverging downstream and a downstream portion 40b, which follows it, and which is cylindrical and preferably circular in section up to the end downstream of the skirt 51.
- Two bevels 41 are each formed by one respectively of two cylindrical machining of axes inclined one on the other and symmetrically on the axis longitudinal of the skirt 38, and concurrent with the latter downstream of the skirt 38.
- Each bevel 41 is formed in the external face of one of the two parts respectively diametrically opposite of the cylindrical wall of the part downstream end of the skirt 38, against the internal face which the jets J1 and J2 break in the percussion zones 44.
- the bevels 41 are formed so each of them ends in a trailing edge thinned 42 having a concave notch 43, concavity downstream, which improves diffusion, in a corresponding air duct for fuel from the jet post-sprayed on the trailing edge 42 and the notch 43 corresponding.
- the bore central 47 of the downstream part 46 of the skirt 45 has a downstream end portion 47c frustoconical and divergent downstream, which follows the intermediate portion 47b cylindrical itself following the upstream portion 47a frustoconical and divergent downstream.
- the two bevels 48 trailing edge in a thinned blade 49 having a notch concave 50 are preferably formed by two machining operations in the outer face of the opposite halves of the wall of the downstream part 46 of the skirt, not only at all the divergent downstream portion 47c of the internal bore, but also from an adjacent part of the bore portion cylindrical 47b.
- the bevels 48 are substantially join at the point of two diametrically spikes opposite, protruding downstream, and obtained by cylindrical machining of axes inclined one on the other and symmetrically on the longitudinal axis of the skirt 45, in because of their intersections with the bore portion divergent frustoconical 47c in the wall of the downstream part skirt 46.
- each edge of leak in thinned blade 49 with its notch 50 is formed in the skirt on one side of the wall directly downstream of one of the two percussion zones 51 of the two jets of fuel J1 and J2.
- This variant like those of FIGS. 3 to 6, promotes the transfer of fuel from J1 and J2 jets to two corresponding air ducts, under conditions suitable for ensuring proper preparation of the air-fuel mixture to the entrance of the combustion chamber.
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Description
L'invention se rapporte à un injecteur de carburant de tout type délivrant au moins un jet de carburant, et concerne en particulier un injecteur du type dit "multi-jet", et plus spécialement du type "bi-jet", pour l'alimentation d'un moteur à combustion interne, en particulier à au moins deux soupapes d'admission par chambre de combustion du moteur et par injection de carburant sélectivement dans l'un ou chacun de deux conduits d'admission d'air par chambre de combustion.The invention relates to a fuel injector of any type delivering at least one jet of fuel, and relates in particular to an injector of the so-called "multi-jet" type, and more specifically of the "twin-jet" type, for food an internal combustion engine, in particular at minus two intake valves per combustion chamber of the engine and by fuel injection selectively into one or each of two air intake ducts per combustion.
L'invention concerne donc le domaine des injecteurs de carburant pour moteurs, notamment d'automobiles, équipés d'une installation d'alimentation en carburant par injection, notamment du type dit "multipoint", c'est-à-dire comprenant, pour chaque chambre de combustion, au moins un injecteur à commande de préférence électrique, qui débouche dans le collecteur d'admission d'air au voisinage d'une soupape d'admission correspondante, et l'injecteur de l'invention est avantageusement appliqué à l'équipement de moteurs à injection à au moins deux conduits d'admission d'air par chambre de combustion et ayant éventuellement au moins deux soupapes d'admission par chambre de combustion.The invention therefore relates to the field of injectors fuel for engines, in particular for cars, equipped an injection fuel supply system, in particular of the type called "multipoint", that is to say comprising, for each combustion chamber, at least one preferably electrically controlled injector, which opens in the air intake manifold near a corresponding intake valve, and the injector the invention is advantageously applied to the equipment of injection engines with at least two intake ducts of air per combustion chamber and possibly having at minus two intake valves per combustion chamber.
Dans ces moteurs, pour obtenir les différentes conditions nécessaires à un bon déroulement de la combustion, et notamment pour contrôler le degré d'homogénéité du mélange air-carburant dans les chambres de combustion et réguler l'accord acoustique du circuit d'admission en procurant les performances de couple recherchées, on a déjà proposé d'alimenter chaque chambre de combustion par plusieurs conduits d'admission d'air, idéalement en nombre égal au nombre de soupapes d'admission de la chambre de combustion, de façon à réguler l'alimentation de la chambre de combustion par le contrôle de l'ouverture de l'un ou de plusieurs des conduits débouchant en amont des soupapes d'admission de cette chambre. In these engines, to get the different conditions necessary for successful combustion, and in particular to control the degree of homogeneity of the air-fuel mixture in the combustion chambers and regulate the acoustic tuning of the intake circuit in providing the desired torque performance, we have already proposed to supply each combustion chamber with several air intake ducts, ideally in number equal to the number of inlet chamber valves combustion, so as to regulate the supply of the chamber combustion by controlling the opening of one or several of the conduits opening upstream of the valves of admission to this room.
A cet effet, il a déjà été proposé d'utiliser, pour chaque chambre de combustion à au moins deux soupapes d'admission, un injecteur multi-jet, et en particulier bi-jet, qui, au ralenti et aux charges faibles et moyennes du moteur, fonctionne en injecteur mono-jet, injectant un jet de carburant dans un premier conduit d'admission d'air et dirigé vers une première soupape d'admission, puis, aux fortes charges du moteur, qui fonctionne en injecteur bi-jet, c'est-à-dire délivrant, en plus du premier jet, un second jet de carburant injecté dans le second conduit d'admission d'air et dirigé vers une seconde soupape d'admission.To this end, it has already been proposed to use, for each combustion chamber has at least two valves intake, a multi-jet injector, and in particular twin-jet, which, at idle and at low and medium loads of engine, works as a single-jet injector, injecting a jet fuel in a first air intake duct and directed to a first intake valve, then to heavy engine loads, which operate as a twin-jet injector, that is to say delivering, in addition to the first jet, a second jet of fuel injected into the second conduit air intake and directed to a second valve of admission.
Un tel injecteur bi-jet permet de piloter, dans une certaine mesure, les conditions de formation du mélange air-carburant dans la chambre de combustion correspondante, par la fermeture plus ou moins complète de l'un des conduits d'admission dans cette chambre, effectuée avec un organe d'étranglement situé en aval du papillon principal régulant l'alimentation en air du collecteur d'admission.Such a twin-jet injector makes it possible to control, in a to some extent, the conditions of formation of the air-fuel mixture in the corresponding combustion chamber, for more or less complete closure of one of the conduits admission to this room, performed with an organ throttle located downstream of the main regulating butterfly the air supply to the intake manifold.
Toutefois, la qualité de l'alimentation d'une chambre de combustion en mélange air-carburant ainsi que la qualité de ce mélange restent tributaires des formes et dimensions des portions du ou des conduits d'admission d'air qui s'étendent entre l'embouchure du logement d'injecteur dans ce ou ces conduits et le ou les sièges de la ou des soupapes d'admission correspondantes. En particulier, la longueur du ou des conduits d'admission entre sensiblement le nez de l'injecteur et la ou les soupapes d'admission, ainsi que la forme du raccordement du logement d'injecteur au(x) conduit(s) d'admission d'air sont déterminants.However, the quality of food in a combustion chamber in air-fuel mixture as well as the quality of this mixture remain dependent on the forms and dimensions of the portions of the air intake duct (s) which extend between the mouth of the injector housing in this or these conduits and the seat (s) of the corresponding intake valves. In particular, the length of the intake duct (s) between substantially the nozzle nose and the intake valve (s), as well as the shape of the injector housing connection to the air intake duct (s) are decisive.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et en particulier de proposer un injecteur de carburant assurant une meilleure préparation du mélange air-carburant que celle qui est obtenue avec les injecteurs connus.The object of the invention is to remedy these drawbacks, and in particular to propose an injector of fuel ensuring better preparation of the air-fuel mixture than that obtained with injectors known.
Un autre but de l'invention est de proposer un injecteur de carburant, en particulier du type multi-jet, convenant mieux aux diverses exigences de la pratique que ceux connus, notamment en ce qu'il peut être monté sur tout collecteur d'admission ou, éventuellement, toute culasse, de structure classique connue, sans adaptation préalable particulièrement fine de l'injecteur au collecteur ou à la culasse.Another object of the invention is to propose a fuel injector, in particular of the multi-jet type, better suited to various practice requirements than those known, in particular in that it can be mounted on any intake manifold or, optionally, any cylinder head, known classical structure, without prior adaptation particularly fine from the injector to the manifold or to the cylinder head.
En particulier, l'invention a pour but de proposer un injecteur de carburant, de structure avantageuse lorsque la structure et la géométrie de la culasse et/ou de la tubulure d'admission d'air sont telles que la distance entre le nez de l'injecteur et la ou les soupapes d'injection correspondantes est relativement grande.In particular, the invention aims to provide a fuel injector, of advantageous structure when the structure and geometry of the cylinder head and / or the air intake manifold are such that the distance between the injector nose and the injection valve (s) corresponding is relatively large.
A cet effet, l'injecteur de carburant selon l'invention, en particulier du type dit multi-jet, connu par DE-A-41 29 834 et comprenant un corps muni d'un nez, destiné à être tourné vers au moins un conduit d'air, et présentant au moins un trou calibré de sortie d'au moins un jet de carburant orienté sensiblement vers le ou les conduits d'air correspondants, et comprenant également une jupe de dispersion du carburant que la jupe reçoit de chaque trou calibré et que la jupe transfère dans le ou lesdits conduits d'air, la jupe ayant une structure générale tubulaire, prolongeant sensiblement le corps et présentant une partie amont solidaire du corps et entourant le nez d'injecteur et le ou les trous calibrés, et une partie aval délimitant au moins un orifice de sortie par lequel au moins un passage de carburant formé dans la jupe, débouche vers le ou l'un des conduits d'air, la jupe étant formée, au moins dans sa partie aval, par au moins une paroi latérale progressivement amincie en biseau d'épaisseur décroissant de l'amont vers l'aval jusqu'à son bord libre aval, se caractérise en ce que le bord libre aval de la jupe est en lame amincie.To this end, the fuel injector according to the invention, in particular of the so-called multi-jet type, known by DE-A-41 29 834 and comprising a body provided with a nose, intended to be turned towards at least one air duct, and having at least one calibrated outlet hole of at least one jet of fuel oriented substantially towards the air duct (s) corresponding, and also comprising a dispersion skirt fuel that the skirt receives from each calibrated hole and the skirt transfers into the said air duct (s), the skirt having a general tubular structure, extending substantially the body and having an upstream part secured to the body and surrounding the injector nose and the or the calibrated holes, and a downstream part delimiting at least an outlet through which at least one passage for fuel formed in the skirt, leads to or one of the air ducts, the skirt being formed, at least in its downstream part, by at least one side wall progressively thinned bevel thickness decreasing from upstream to downstream to its free downstream edge, is characterized in that the free downstream edge of the skirt is in a thinned blade.
EP-A-0 302 637 décrit un élément tubulaire en aval du nez d'un injecteur, lequel élément est en forme de lame amincie à son extrémité aval. Mais cette lame, en combinaison avec des passages d'air entourant l'élément et formant un conduit de circulation d'air, permet d'entraíner dans l'air toutes les gouttelettes de carburant, qui se forment près de la lame amincie et de les transporter vers l'amont de l'injecteur, de manière à éviter que l'injecteur ne goutte, selon un concept différent de l'invention, selon laquelle la lame amincie au bord aval de la jupe assure un arrachement de films de carburant parvenant à ce bord aval, le long de la paroi latérale de la jupe.EP-A-0 302 637 describes a downstream tubular element the nose of an injector, which element is in the form of a blade thinned at its downstream end. But this blade, in combination with air passages surrounding the element and forming an air circulation duct, allows to drive in air all the fuel droplets that form near the thinned blade and transport them upstream of the injector, so that the injector does not drop, according to a different concept of the invention, according which the thinned blade at the downstream edge of the skirt provides a tearing of fuel films reaching this downstream edge, along the side wall of the skirt.
Le ou les biseaux peuvent être réalisés sur la face interne comme sur la face externe de la partie aval de la jupe, utilisée selon l'invention comme diffuseur actif du carburant issu du ou des trous calibrés du nez d'injecteur. The bevel (s) can be made on the face internal as on the external face of the downstream part of the skirt, used according to the invention as an active diffuser of fuel from the calibrated hole (s) of the injector nose.
Une bonne préparation du mélange air-carburant est ainsi assurée, par le fait que le ou les bords libres en lame amincie de la ou des parois de la jupe à son extrémité aval permettent l'arrachement, par l'énergie contenue dans l'écoulement d'air dans le ou les conduits d'admission adjacents à cette extrémité aval de la jupe, de films de carburant provenant du bord du ou des biseaux.Proper preparation of the air-fuel mixture is thus ensured, by the fact that the free edge or edges in thin blade of the skirt wall (s) at its end downstream allow tearing, by the energy contained in the air flow in the intake duct (s) adjacent to this downstream end of the skirt, of films of fuel from the edge of the bevel (s).
Avantageusement cependant, une meilleure préparation du mélange est encore assurée si, en outre, une échancrure concave, à concavité tournée vers l'aval, est ménagée dans le bord libre aval en lame amincie de chaque biseau, car une telle échancrure augmente la longueur du bord de fuite et améliore ainsi l'arrachement et par suite la pulvérisation des films liquides de carburant pouvant s'écouler sur la face interne de la partie aval de la jupe.Advantageously, however, better preparation mixing is still ensured if, in addition, a notch concave, with concavity turned downstream, is provided in the free downstream edge in a thinned blade of each bevel, because a such a notch increases the length of the trailing edge and thus improves the tearing off and consequently the spraying liquid fuel films which may run on the internal face of the downstream part of the skirt.
Lorsque la structure et la géométrie de la culasse et/ou de la tubulure d'admission d'air sont telles que la distance entre le nez de l'injecteur et la ou les soupapes d'admission correspondantes est relativement grande, l'injecteur de l'invention est avantageusement tel qu'au moins une paroi latérale de sa jupe de dispersion présente, sur sa face interne, au moins une zone destinée à être percutée par au moins un jet de carburant sortant d'au moins un trou calibré.When the structure and geometry of the cylinder head and / or the air intake manifold are such that the distance between the nozzle nose and the valve (s) corresponding intake is relatively large, the injector of the invention is advantageously such that at at least one side wall of its dispersion skirt has, on its internal face, at least one zone intended to be struck by at least one fuel jet coming out of at least a calibrated hole.
La jupe d'injecteur ainsi réalisée, obtenue par une adaptation de sa géométrie, et en particulier de sa longueur, au nez d'injecteur, et notamment à l'angle de séparation ou de divergence entre les jets de carburant sortant des trous calibrés du nez dans le cas d'un injecteur multi-jet, procure un effet de post-pulvérisation, en utilisant au moins un bord de fuite de la lame amincie au bord aval de sa ou ses parois latérales comme post-diffuseur. Ce ou ces bords de fuite de post-pulvérisation est ou sont ainsi rapprochés de la ou des soupapes d'admission, et, dans le cas d'un injecteur multi-jet, un recentrage angulaire des jets de carburant sortant du nez d'injecteur est obtenu par leur percussion contre la ou les parois latérales. Cette structure a pour avantage de minimiser la formation de films de carburant liquides sur la paroi dans le prolongement du conduit d'admission dans la culasse, au voisinage du ou des sièges de soupapes d'admission, et de procurer une relative insensibilité vis-à-vis de l'angle de séparation entre les jets de carburant sortant du nez de l'injecteur.The injector skirt thus produced, obtained by a adaptation of its geometry, and in particular its length, at the injector nose, and in particular at the angle of separation or divergence between fuel jets coming out of the calibrated holes of the nose in the case of an injector multi-jet, provides a post-spray effect, using at least one trailing edge of the blade thinned to downstream edge of its side wall (s) as a post-diffuser. This post-spray trailing edge (s) is or are thus brought closer to the intake valve (s), and, in the case of a multi-jet injector, an angular refocusing fuel jets coming out of the injector nose is obtained by their percussion against the side wall (s). This structure has the advantage of minimizing the formation of liquid fuel films on the wall in the extension of the intake duct into the cylinder head, vicinity of the intake valve seat (s), and provide relative insensitivity to the angle of separation between the fuel jets coming out of the nose of the injector.
En revanche, lorsque la distance entre le nez d'injecteur et la ou les soupapes d'admission correspondantes n'est pas trop grande, il peut être avantageux que le ou les jets de carburant sortant du ou des trous calibrés soient injectés dans un alésage central divergent vers l'aval de la jupe de dispersion, laquelle peut être relativement courte et/ou coopérer avec un nez d'injecteur multi-jet pour lequel l'angle de séparation entre les jets est relativement faible, de sorte que la jupe peut laisser le ou les jets développés de carburant passer librement dans l'espace entre ses parois latérales, jusqu'à l'orifice de sortie du passage de carburant correspondant, qui débouche dans le ou l'un respectivement des conduits d'admission d'air, de sorte à profiter de l'effet post-pulvérisateur du ou des bords de fuite de la ou des lames amincies de la jupe uniquement pour la partie du carburant émanant de l'injecteur durant les phases d'ouverture et de fermeture de celui-ci, car durant ces phases transitoires, la précision de l'orientation du ou des jets est moins bonne que pendant la phase de pleine ouverture de l'injecteur où le ou les jets sont développés, ce qui peut entraíner la formation du dépôt d'un film liquide sur la face interne des parois de la jupe, d'où l'intérêt du profil en lame amincie de celles-ci, conformément à l'invention.On the other hand, when the distance between the nose injector and the corresponding intake valve (s) is not too large, it may be advantageous if the or fuel jets coming out of the calibrated hole (s) are injected into a diverging central bore towards downstream of the dispersion skirt, which can be relatively short and / or cooperate with a multi-jet injector nose for which the separation angle between the jets is relatively small, so the skirt can leave the or the developed jets of fuel pass freely into the space between its side walls, up to the opening of outlet of the corresponding fuel passage, which opens in the or one respectively of the intake ducts air, so as to take advantage of the post-spray effect of or trailing edges of the thinned blade (s) of the skirt only for the part of the fuel emanating from the injector during the opening and closing phases of it, because during these transient phases, the precision of the orientation of the jet (s) is less good than during the full opening phase of the injector where the jet (s) are developed, which can lead to the formation of the deposit a liquid film on the internal face of the walls of the skirt, hence the advantage of the thinned blade profile thereof, according to the invention.
Pour réaliser un injecteur à jupe de post-pulvérisation, il est avantageux que le ou les jets de carburant sortant du ou des trous calibrés soient injectés dans un alésage central cylindro-conique de la jupe, à l'extrémité aval de laquelle l'alésage central débouche par un divergent.To make an injector with a post-spray skirt, it is advantageous if the fuel jet (s) leaving the calibrated hole (s) are injected into a cylindrical-conical central bore of the skirt, at the end downstream of which the central bore opens by a divergent.
D'une manière générale, le ou les biseaux de la ou des parois latérales de la jupe, au moins dans sa partie d'extrémité aval, peut ou peuvent délimiter (entre eux) un passage de section transversale constante ou, de préférence, un passage divergent de l'amont vers l'aval, mais en aucun cas ce passage ne doit être convergent vers l'aval, pour obtenir la bonne diffusion de carburant recherchée.Generally, the bevel (s) of the side walls of the skirt, at least in its part downstream end, can or can delimit (between them) a passage of constant cross section or, preferably, a divergent passage from upstream to downstream, but in no way case this passage must not be convergent downstream, for obtain the correct diffusion of fuel sought.
Dans un mode de réalisation simple, la jupe a une forme générale externe cylindrique de section de préférence circulaire, et présente un alésage central de révolution, auquel cas au moins la partie d'extrémité aval de cet alésage peut être délimitée par un unique biseau annulaire.In a simple embodiment, the skirt has a general external cylindrical shape of section preferably circular, and has a central bore of revolution, in which case at least the downstream end portion of this bore can be delimited by a single annular bevel.
L'injecteur à jupe de diffusion de carburant selon l'invention peut être un injecteur multi-jet à pulvérisation uniquement hydraulique, assurée par un dispositif mécanique, et de tout type connu.The fuel diffusion skirt injector according to the invention may be a multi-jet spray injector only hydraulic, provided by a mechanical device, and of any known type.
Mais il est également possible que l'injecteur à jupe de diffusion de l'invention soit un injecteur à pulvérisation assistée par air, et notamment à débit d'air plafonné, tel que décrit par exemple dans la demande de brevet français n° 94 08646 de la Demanderesse, et à laquelle on se reportera pour davantage de précision sur la structure et le fonctionnement de l'injecteur.But it is also possible that the injector diffusion skirt of the invention either an injector air assisted spraying, and in particular with air flow capped, as described for example in the application for French patent n ° 94 08646 of the Applicant, and to which one will refer for more precision on the structure and operation of the injector.
Dans ce dernier cas, l'injecteur comprend avantageusement une coiffe de pulvérisation pneumatique, disposée dans la jupe sensiblement au niveau du nez d'injecteur, et délimitant autour de deux jets de carburant sortant de deux trous calibrés un canal sensiblement annulaire alimenté en air d'assistance à la pulvérisation sensiblement à la pression atmosphérique, la coiffe présentant une pluralité d'orifices de passage de l'air du canal vers les jets de carburant, les orifices de passage d'air ayant des axes sensiblement transversaux aux jets de carburant et étant répartis sur la coiffe de sorte que, lorsque chaque trou calibré est dégagé, et pour de faibles gradients de pression au niveau des orifices de passage d'air, aux fortes charges du moteur, deux jets de carburant sortant des trous calibrés sont diffusés par la jupe chacun vers l'un respectivement des conduits d'admission d'air, tandis que pour de forts gradients de pression, au ralenti et charges faibles et moyennes du moteur, l'un des jets de carburant sortant des trous calibrés étant de préférence dévié, par l'air passant par les orifices de la coiffe, vers l'autre jet de carburant auquel il se mélange en un seul nuage de carburant pulvérisé par voie pneumatique dans la jupe. Dans un tel injecteur, on comprend que la jupe de dispersion du carburant remplit complètement ses fonctions lors de la pulvérisation hydraulique, lorsque l'assistance pneumatique est inefficace, et, inversement, que la jupe de l'injecteur ne remplit pas, ou seulement partiellement, sa fonction de dispersion du carburant et, éventuellement, sa fonction de post-pulvérisateur, lorsque l'assistance pneumatique est efficace.In the latter case, the injector advantageously comprises a pneumatic spray cap, arranged in the skirt substantially at the level of the injector nose, and delimiting around two jets of fuel coming out of two calibrated holes a substantially annular channel supplied with spray assist air substantially at the atmospheric pressure, the cap having a plurality of air passage holes from the channel to the jets of fuel, the air passage openings having axes substantially transverse to the fuel jets and being distributed over the cap so that when each hole calibrated is released, and for low pressure gradients at the air passage openings, at high loads engine, two fuel jets coming out of the calibrated holes are diffused by the skirt each towards one respectively air intake ducts, while for strong pressure gradients, at idle and low loads and one of the fuel jets coming out of calibrated holes are preferably deflected by passing air through the holes in the cap, towards the other fuel jet which it mixes into a single cloud of sprayed fuel pneumatically in the skirt. In such an injector, we understands that the fuel dispersal skirt fills fully functions during hydraulic spraying, when the pneumatic assistance is ineffective, and, conversely, that the injector skirt does not fill, or only partially, its dispersal function of the fuel and possibly its post-sprayer function, when the pneumatic assistance is effective.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'exemples de réalisation concernant des injecteurs de carburant à assistance par air et jupe de dispersion, décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe diamétrale d'un injecteur bi-jet modulable, avec assistance par air et jupe courte, sans post-diffusion des jets développés,
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un injecteur analogue avec jupe longue formant post-diffuseur,
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un injecteur analogue avec jupe longue à échancrures en sifflet,
- la figure 4 est une coupe partielle de la partie aval de la jupe de l'injecteur de la figure 3 par un plan orthogonal au plan de cette figure,
- la figure 5 est une autre vue analogue à la figure 2 d'un injecteur à jupe longue échancrée en sifflet dans des biseaux sur la face externe du bas de la jupe,
- la figure 6 est une vue partielle en élévation latérale du bas de la jupe de l'injecteur de la figure 5,
- la figure 7 est encore une autre vue analogue à la figure 2 pour une variante de l'injecteur à jupe échancrée en sifflet de la figure 5, et
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 6 pour la variante de la figure 7.
- FIG. 1 is a schematic view in diametral section of a modular twin-jet injector, with air assistance and short skirt, without post-diffusion of the developed jets,
- FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 of a similar injector with a long skirt forming a post-diffuser,
- FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 of a similar injector with a long skirt with whistle notches,
- FIG. 4 is a partial section of the downstream part of the skirt of the injector of FIG. 3 by a plane orthogonal to the plane of this figure,
- FIG. 5 is another view similar to FIG. 2 of an injector with a long skirt, notched as a whistle in bevels on the external face of the bottom of the skirt,
- FIG. 6 is a partial view in side elevation of the bottom of the skirt of the injector of FIG. 5,
- FIG. 7 is yet another view analogous to FIG. 2 for a variant of the injector with a scalloped skirt in the whistle of FIG. 5, and
- FIG. 8 is a view similar to FIG. 6 for the variant of FIG. 7.
L'injecteur bi-jet, partiellement représenté sur la
figure 1, comprend un corps dont la silhouette est montrée
en 1, essentiellement cylindrique et de section circulaire,
d'axe X-X, dont l'extrémité destinée à être tournée vers les
deux conduits d'admission d'air à alimenter en carburant est
équipée d'un nez d'injecteur 2, qui présente deux trous
calibrés 3 et 4 de sortie de jets de carburant J1 et J2,
d'axes A et B divergents l'un par rapport à l'autre et
orientés vers une jupe de dispersion de carburant, décrite
ci-dessous et dont l'injecteur est muni, et vers l'extérieur
de l'injecteur, sensiblement vers les conduits d'air, comme
représenté sur la figure 1. Les trous 3 et 4 et les axes A
et B sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe X-X,
et les axes A et B sont sensiblement contenus dans un même
plan médian ou diamétral passant par X-X.The twin-jet injector, partially shown in the
figure 1, includes a body whose silhouette is shown
in 1, essentially cylindrical and of circular section,
axis X-X, the end of which is intended to face the
two air intake ducts to supply fuel is
fitted with an
De manière bien connue, les trous 3 et 4 sont
normalement fermés par au moins un obturateur, rappelé en
position de fermeture par des moyens de rappel élastique, à
l'encontre desquels le ou les obturateurs sont écarté(s) de
chaque trou correspondant, pour assurer leur alimentation en
carburant sous pression afin de délivrer au moins un jet de
carburant, par la commande d'au moins un actionneur logé
dans le corps 1 avec le ou les obturateurs et moyens de
rappel élastique.As is well known,
L'actionneur peut être à commande pneumatique ou hydraulique, et comporter un équipage mobile entraínant le ou les obturateurs, mais, en général, il s'agit d'au moins un électro-aimant à au moins un enroulement de commande et au moins un noyau solidaire en translation axiale du ou des obturateurs, ainsi écarté(s) du ou des trous 3 et 4 par l'alimentation électrique du ou des enroulements de commande, pour faire jaillir les deux jets de carburant J1 et J2.The actuator can be pneumatically operated or hydraulic, and include a mobile unit driving the or shutters, but generally it's at least an electromagnet with at least one control winding and at least one core integral in axial translation with the one or more obturators, thus separated from the hole (s) 3 and 4 by the electrical supply of the control winding (s), to make the two fuel jets J1 and J2 shoot out.
En l'absence de tout régime de pulvérisation pneumatique,
ces jets sont relativement minces, chacun à faible
divergence, et sensiblement centrés dans le plan médian
contenant les axes X-X, A et B, du fait qu'une pastille de
calibrage (non représentée), montée dans le nez 2 et dans
laquelle sont percés les trous 3 et 4, constitue également
un diaphragme de pulvérisation hydraulique du carburant
selon les deux jets J1 et J2.In the absence of any air spray regime,
these jets are relatively thin, each at low
divergence, and substantially centered in the median plane
containing the axes X-X, A and B, because a pellet of
calibration (not shown), mounted in the
De plus, comme pour un injecteur à pulvérisation
assistée par air à débit plafonné, du type connu par la
demande de brevet français n° 94 08646 dont la description
est incorporée dans la présente demande par voie de référence,
l'injecteur est équipé d'une coiffe de pulvérisation par
air 5, de forme générale annulaire, qui est montée par sa
couronne cylindrique périphérique 6 autour du nez 2, et qui
présente une cheminée centrale 7, de forme cylindro-conique,
engagée à l'intérieur de l'évidement tronconique dans la
face du nez 2 du côté opposé au corps 1, en étant appliquée
par son extrémité supérieure libre contre le nez 2, autour
des trous calibrés 3 et 4. La coiffe 5 comprend également un
voile 8 radial (par rapport à l'axe X-X) raccordant la
cheminée 7 à la couronne périphérique 6 appliquée contre la
périphérie du nez 2, de sorte que la coiffe 5 délimite avec
le nez 2, d'une part, une zone 9 de mélange et d'assistance
pneumatique à la pulvérisation, délimitée à l'intérieur de
la cheminée 7, et dans laquelle débouchent les deux trous
calibrés 3 et 4 de sortie des jets de carburant J1 et J2,
et, d'autre part, un canal annulaire périphérique 10, qui
est alimenté en air sensiblement à la pression atmosphérique
par des trous 11 dans la couronne 6. L'air d'assistance
pneumatique à la pulvérisation parvient dans le canal 10, en
passant dans la jupe de diffusion de carburant décrite ci-dessous
et dans une conduite qui la relie à une prise d'air
située entre la sortie du filtre à air du moteur et le corps
de papillon assurant la régulation de l'alimentation
principale en air du moteur. Cet air parvenu dans le canal
10 est introduit en jets d'air dans la zone de mélange et de
pulvérisation 9, pour assurer une bonne préparation du
mélange air-carburant dans les jets J1 et J2, en passant par
des orifices 12 définis de passage d'air, ménagés avec des
dimensions appropriées dans la partie conique de la cheminée
centrale 7 de la coiffe 6, avec une distribution et une
orientation particulières, qui sont décrites ci-dessous.In addition, as for a spray injector
air-assisted at a capped rate, of the type known by the
French patent application n ° 94 08646 whose description
is incorporated into this application by way of reference,
the injector is fitted with a spray cap
air 5, of generally annular shape, which is mounted by its
peripheral
Les orifices 12 de passage d'air de la coiffe 5 sont
par exemple répartis symétriquement par rapport au plan
diamétral et médian contenant les axes A et B des trous 3 et
4 et l'axe X-X de l'injecteur (plan de la figure 1), et,
simultanément, ces orifices 12 sont dissymétriques par
rapport à un second plan diamétral, perpendiculaire à celui
précité. Les axes de ces orifices 12 sont inclinés et
convergent les uns vers les autres et vers l'intérieur de la
zone de pulvérisation 9, et l'axe de chaque orifice 12 est
légèrement incliné de l'amont vers l'aval sur l'axe longitudinal
X-X de l'injecteur, les jets d'air passant par ces
orifices 12 étant ainsi sensiblement transversaux aux jets
de carburant J1 et J2. L'orientation et la distribution
particulières des orifices 12 de passage d'air ont pour
effet qu'aux fortes charges du moteur, donc quand le
papillon d'admission d'air est à pleine ouverture, le
gradient de pression appliqué aux orifices 12, entre le
canal 10 sensiblement à la pression atmosphérique et la zone
9, est un gradient faible, de sorte que les jets d'air
passant par les orifices 12 ne perturbent ni ne modifient
l'orientation des jets J1 et J2 sortant des trous calibrés
3 et 4. The
En revanche, lorsque le moteur fonctionne à charges
faibles ou moyennes, ou au ralenti, le papillon d'admission
d'air est entrebaillé, la dépression à l'admission du moteur
est importante, et le gradient appliqué aux orifices 12 de
passage d'air est important. Les jets d'air traversant ces
orifices 12 sont alors suffisamment puissants pour, compte
tenu de la disposition et de l'orientation de ces orifices
12, dévier le jet de carburant J1, dont la pulvérisation est
améliorée par les jets d'air, vers le jet J2, de sorte à
mélanger les jets et à les fusionner en un nuage unique de
carburant, bien pulvérisé par l'assistance pneumatique, et
qui est dirigé, au travers de la jupe décrite ci-dessous,
vers le seul des deux conduits d'admission d'air qui est à
alimenter dans ce mode de fonctionnement. Dans cette
configuration, l'injecteur bi-jet fonctionne comme un mono-jet.
Cette déflexion de l'un des deux jets de carburant
pulvérisé vers l'autre résulte de la structure dissymétrique
donnée aux moyens assurant la diffusion de l'air d'assistance
pneumatique à la pulvérisation par la coiffe 5. Le
passage de l'une à l'autre des deux configurations de
fonctionnement en bi-jet et en mono-jet s'effectue par une
adaptation automatique pour un seuil de gradient pneumatique
pour lequel le nombre, la taille, la répartition et l'orientation
des orifices 12 de passage d'air ont été déterminés.On the other hand, when the engine is running at loads
low or medium, or idle, the intake throttle
air is covered, the vacuum at the engine intake
is important, and the gradient applied to the
Ainsi, l'air parvenant dans la zone 9 est efficace pour améliorer la pulvérisation du carburant aux charges faibles ou moyennes, à tous régimes et au ralenti. Une excellente pulvérisation est assurée dans les modes de fonctionnement à charge réduite tels que lors de la mise en action ou de décélérations à régime élevé.Thus, the air arriving in zone 9 is efficient to improve spraying of fuel to loads low or medium, at all speeds and at idle. A excellent spraying is ensured in the modes of operation at reduced load such as when switching on high speed action or decelerations.
L'injecteur comprend également une jupe de dispersion
de carburant 13, de forme générale externe cylindrique
de section circulaire, et de structure tubulaire, dont la
partie amont 14 délimite un logement interne de révolution
et de section élargie, permettant le montage et la fixation
de la jupe 13 autour du corps 1 et du nez 2, par tous moyens
mécaniques appropriés et connus (vissage ou sertissage par
exemple).The injector also includes a dispersion skirt
La partie amont 14 de la jupe 13 se raccorde à sa
partie aval 15 au niveau d'un épaulement radial interne 16,
entourant l'entrée d'un alésage central 17 de la partie aval
15, et présentant une gorge annulaire logeant un joint
d'étanchéité torique 18 élastiquement déformable et appliqué
contre le voile radial 8 de la coiffe 5, dont la couronne
externe 6 est maintenue contre la périphérie du nez 2 par
des nervures 19 internes à la partie amont 14 de la jupe 13,
entre l'épaulement 16 et des trous radiaux 20 percés dans
cette partie amont 14, pour l'alimentation en air d'assistance
pneumatique, sensiblement à la pression atmosphérique,
passant entre les nervures 19 jusqu'aux trous 11 dans la
couronne externe 6 de la coiffe 15.The
Ainsi, la jupe 13 assure l'alimentation de la coiffe
5 en air d'assistance à la pulvérisation.Thus, the
L'alésage central 17 de la partie aval 15 de la jupe
13, montée sensiblement coaxiale autour de l'axe X-X sur le
nez 2 et le corps 1 de l'injecteur, est un alésage coaxial
tronconique divergent vers l'aval et de sorte que la paroi
latérale de cette partie 15 de jupe 13 est progressivement
amincie en biseau 21 d'épaisseur décroissant de l'amont vers
l'aval, jusqu'à son bord libre aval formant bord de fuite 22
en lame amincie.The
Dans cet exemple, du fait de la forme cylindrique de
section circulaire de la jupe 13, la partie d'extrémité aval
de cette dernière est formée par un unique biseau annulaire
21 divergent vers l'aval, mais, en variante, la partie aval
15 de la jupe 13 peut être de section polygonale et formée
de parois latérales opposées dont chacune est progressivement
amincie en biseau d'épaisseur décroissant vers l'aval
jusqu'à un bord de fuite aval en lame amincie.In this example, due to the cylindrical shape of
circular section of the
Ainsi, à l'intérieur de l'unique biseau annulaire
21, ou entre les biseaux de parois latérales opposées, sont
délimités deux passages de carburant 23, en communication
l'un avec l'autre dans l'alésage 17, et s'ouvrant chacun par
un orifice de sortie 24 dans l'un respectivement des
conduits d'admission d'air alimentant une même chambre de
combustion du moteur.So inside the single
La partie aval 15 de la jupe 13 est suffisamment
courte, compte tenu de l'angle d'écartement des jets
développés J1 et J2, pour que ces jets passent librement,
comme représenté sur la figure 1, dans l'espace délimité par
l'alésage divergent 17, et donc dans les passages de
carburant 23 débouchant en 24 dans les conduits d'admission
d'air. Grâce au biseau 21 à bord libre aval en lame amincie
22 formant bord de fuite, les films liquides de carburant,
alimentés pendant les phases transitoires de l'injecteur, et
s'écoulant le long des parois internes de la partie aval 15
de la jupe 13, sont arrachés par l'écoulement de l'air dans
les conduits d'admission, et éventuellement autour de la
partie d'extrémité aval de la jupe 13, qui peut faire
saillie dans ces conduits.The
Une bonne diffusion de la totalité du carburant dans
l'air d'admission est ainsi assurée par l'injecteur à jupe
13, lorsque l'injecteur est en configuration de pulvérisation
uniquement hydraulique, c'est-à-dire sans assistance
pneumatique à la pulvérisation.Good diffusion of all the fuel in
the intake air is thus ensured by the skirted
La jupe 13 courte de l'injecteur de la figure 1 peut
être particulièrement avantageuse lorsque la distance entre
le nez 2 de l'injecteur et les soupapes d'admission de la
chambre de combustion à alimenter n'est pas trop grande,
compte tenu de la divergence des jets J1 et J2.The
Lorsque cette distance est grande, un injecteur à jupe longue peut avantageusement être utilisé, par exemple selon l'une des variantes des figures 2 à 8, qui ne se distinguent de l'injecteur de la figure 1 que par la forme et la longueur de la partie aval de leur jupe, de sorte que les mêmes références numériques sont conservées pour désigner les mêmes éléments.When this distance is great, an injector long skirt can advantageously be used, for example according to one of the variants of FIGS. 2 to 8, which is not distinguish from the injector of figure 1 only by the shape and the length of the downstream part of their skirt, so that the same reference numbers are kept for designate the same elements.
L'injecteur bi-jet modulable avec assistance par air
de la figure 2 a une jupe longue 25 dont la partie aval 26
présente un alésage central 27 de forme cylindro-conique, et
formé plus précisément d'une portion amont 27a tronconique
et divergente de l'amont vers l'aval, d'une portion intermédiaire
27b cylindrique de préférence de section circulaire,
s'étendant sur la majeure partie de la longueur de la partie
aval 26 de la jupe 25, et une portion aval 27c également de
forme tronconique et divergente de l'amont vers l'aval.
Cette portion aval 27c de l'alésage 27 constitue la face
interne d'un biseau annulaire 28, constituant l'extrémité
aval de la partie aval 26 de la jupe 25, et se terminant à
son bord libre aval 29 en lame amincie formant bord de
fuite.The modular twin-jet injector with air assistance
of Figure 2 has a
La longueur de la partie aval 26 de la jupe 25, et
en particulier la dimension axiale de ses portions d'alésage
27a et 27b, est adaptée au reste de l'injecteur, et en
particulier aux trous calibrés de son nez 2 de sorte que
chacun des deux jets divergents de carburant J1 et J2 issus
du nez 2 vient percuter une zone 30 située en amont du
biseau 28 sur la face interne de l'une respectivement de
deux parties diamétralement opposées de la paroi latérale de
la partie aval de jupe 26.The length of the
Ainsi, chacun des jets J1 et J2 se brise sur la
paroi latérale de la jupe 25, et le carburant de ce jet est
ensuite dispersé et diffusé par le biseau 28 et son bord de
fuite en lame amincie 29 dans l'un respectivement des
conduits d'air, dans lequel il se forme un bon mélange air-carburant,
grâce à la présence de ce biseau 28 et de son
bord de fuite en lame amincie 29.Thus, each of the jets J1 and J2 breaks on the
side wall of the
La lame amincie 29 de la jupe 25 rapproche la post-diffusion
qu'elle assure des soupapes d'admission correspondantes,
par rapport au nez 2 de l'injecteur, d'où sortent
les deux jets de carburant J1 et J2. Ces jets sont de plus
recentrés angulairement par leur percussion en 30 sur des
parties de la paroi latérale de la jupe. Il en résulte une
certaine compensation d'une trop grande distance séparant le
nez d'injecteur 2 de la ou des soupapes d'admission correspondantes,
donc une formation minimale de films liquides de
carburant sur la paroi des conduits d'admission, et une plus
grande insensibilité à une variation de l'angle d'écartement
entre les jets J1 et J2.The thinned
Les figures 3 et 4 représentent une variante d'injecteur à jupe longue formant post-diffuseur qui ne se distingue essentiellement de celui de la figure 2 que par la forme de l'alésage central de la partie aval de la jupe et la structure des parties opposées de sa paroi latérale formant les biseaux.Figures 3 and 4 show a variant injector with a long skirt forming a post-diffuser which does not differs essentially from that of figure 2 only by the shape of the central bore of the downstream part of the skirt and the structure of opposite parts of its side wall forming the bevels.
En effet, la jupe 31 comporte une partie aval 32
dont l'alésage central 33 est formé d'une portion amont 33a
tronconique divergent vers l'aval et de dimension axiale
limitée, et une portion aval 33b, qui est cylindrique de
préférence de section circulaire et s'étend sur le reste de
la longueur de la partie aval de jupe 32. Des biseaux 34
d'épaisseur décroissant de l'amont vers l'aval jusqu'à un
bord libre aval ou bord de fuite 35 en lame amincie sont
formés dans la partie d'extrémité aval de l'alésage 33 par
des usinages cylindriques d'axes inclinés l'un sur l'autre
et sur l'axe longitudinal de la jupe 31, et convergents vers
l'intérieur de la jupe 31, les usinages étant pratiqués dans
la face interne des deux moitiés diamétralement opposées du
bas de la jupe 31. Ainsi, chaque bord aval libre 35 en lame
amincie d'un biseau 34 présente une échancrure concave 36,
à concavité tournée vers l'aval, et sensiblement symétrique,
comme chaque biseau 34, par rapport au plan diamétral médian
de l'alésage 33 correspondant au plan de la figure 3, c'est-à-dire
au plan contenant sensiblement les axes des jets de
carburant J1 et J2 et l'axe longitudinal de l'injecteur.Indeed, the skirt 31 has a
L'orifice de sortie formé par la jupe 31 pour chacun
des jets de carburant J1 et J2, est ainsi délimité entre les
deux parois latérales opposées formées chacune par l'un des
deux biseaux 34 qui divergent vers l'aval l'un par rapport
à l'autre et par rapport à l'axe de l'alésage 33, en délimitant
ainsi entre eux un passage divergent vers l'aval.The outlet orifice formed by the skirt 31 for each
fuel jets J1 and J2, is thus delimited between the
two opposite side walls each formed by one of the
two
De plus, chacun des deux jets divergents de carburant
J1 et J2 vient frapper une zone de percussion 37 située
en amont d'un biseau 34 correspondant, sur l'une respectivement
de deux parties diamétralement opposées de la face
interne de la paroi latérale de la jupe, dans la partie
cylindrique 33b de son alésage central 33. Après percussion
en 37, chaque jet de carburant est ensuite dispersé et
diffusé dans l'un des deux conduits d'air correspondant,
dans lequel un excellent mélange air-carburant est obtenu
grâce à la conformation en sifflet donnée à l'orifice de
sortie de la jupe pour chaque jet de carburant par la
coopération d'un biseau 34, de son bord de fuite 35 en lame
amincie et de son échancrure concave 36. En particulier,
l'échancrure concave 36 améliore la pulvérisation du
carburant par l'arrachement des films liquides de carburant
s'écoulant sur la face interne des parois latérales de la
jupe, en aval des zones 37 de percussion.In addition, each of the two divergent fuel jets
J1 and J2 hits a
En variante, les biseaux peuvent être réalisés sur la face externe de la partie d'extrémité aval de la jupe, comme représenté sur les figures 5 à 8.As a variant, the bevels can be produced on the external face of the downstream end part of the skirt, as shown in Figures 5 to 8.
Dans la variante des figures 5 et 6, la jupe 38 a sa
partie aval 39 dont l'alésage central 40 comprend une
portion amont 40a tronconique divergente vers l'aval et une
portion aval 40b, qui lui fait suite, et qui est cylindrique
et de section de préférence circulaire jusqu'à l'extrémité
aval de la jupe 51. Deux biseaux 41 sont formés chacun par
l'un respectivement de deux usinages cylindriques d'axes
inclinés l'un sur l'autre et symétriquement sur l'axe
longitudinal de la jupe 38, et concourants avec ce dernier
en aval de la jupe 38. Chaque biseau 41 est formé dans la
face externe de l'une respectivement des deux parties
diamétralement opposées de la paroi cylindrique de la partie
d'extrémité aval de la jupe 38, contre la face interne
desquelles les jets J1 et J2 viennent se briser dans les
zones de percussion 44. Les biseaux 41 sont formés de sorte
que chacun d'eux se termine par un bord de fuite en lame
amincie 42 présentant une échancrure concave 43, à concavité
tournée vers l'aval, ce qui améliore la diffusion, dans un
conduit d'air correspondant du carburant provenant du jet
post-pulvérisé sur le bord de fuite 42 et l'échancure 43
correspondante.In the variant of FIGS. 5 and 6, the
Enfin, dans la variante des figures 7 et 8, l'alésage
central 47 de la partie aval 46 de la jupe 45 présente
une portion d'extrémité aval 47c tronconique et divergente
vers l'aval, qui fait suite à la portion intermédiaire 47b
cylindrique faisant elle-même suite à la portion amont 47a
tronconique et divergente vers l'aval. Les deux biseaux 48
à bord de fuite en lame amincie 49 présentant une échancrure
concave 50 sont formés de préférence par deux usinages dans
la face externe des moitiés opposées de la paroi de la
partie aval 46 de la jupe, au niveau non seulement de toute
la portion aval divergente 47c de l'alésage interne, mais
également d'une partie adjacente de la portion d'alésage
cylindrique 47b. Dans cette variante, les biseaux 48 se
rejoignent sensiblement au niveau de deux pointes diamétralement
opposées, saillant vers l'aval, et obtenues par les
usinages cylindriques d'axes inclinés l'un sur l'autre et
symétriquement sur l'axe longitudinal de la jupe 45, en
raison de leurs intersections avec la portion d'alésage
tronconique divergente 47c dans la paroi de la partie aval
de jupe 46. Dans cette variante également, chaque bord de
fuite en lame amincie 49 avec son échancrure 50 est formé
dans la jupe sur un côté de la paroi directement en aval de
l'une des deux zones de percussion 51 des deux jets de
carburant J1 et J2.Finally, in the variant of FIGS. 7 and 8, the bore
central 47 of the
Cette variante, comme celles des figures 3 à 6, favorise le transfert du carburant des jets J1 et J2 aux deux conduits d'air correspondants, dans des conditions propres à garantir une bonne préparation du mélange air-carburant jusqu'à l'entrée de la chambre de combustion.This variant, like those of FIGS. 3 to 6, promotes the transfer of fuel from J1 and J2 jets to two corresponding air ducts, under conditions suitable for ensuring proper preparation of the air-fuel mixture to the entrance of the combustion chamber.
Claims (10)
- Fuel injector, particularly of the so-called "multi-hole" type, for supplying an internal combustion engine, particularly one having at least two inlet valves per combustion chamber of the engine and by injecting fuel selectively into one or each of two air intake ports per combustion chamber, the injector comprising a body (1) equipped with a tip (2), intended to be turned toward at least one air port, and exhibiting at least one calibrated outlet hole (3, 4) for at least one jet (J1, J2) of fuel oriented substantially toward the corresponding air port or ports, and also comprising a skirt (13) for dispersing the fuel which the skirt receives from each calibrated hole (3, 4) and which the skirt transfers into the said air port or ports, the skirt (13) having a tubular overall structure substantially extending the body (1) and exhibiting an upstream part (14) secured to the body (1) and surrounding the injector tip (2) and the calibrated hole or holes (3, 4) and a downstream part (15) delimiting at least one outlet orifice (24) through which at least one fuel passage (23) formed in the skirt (13) emerges toward the or one of the air ports, the skirt being formed, at least in its downstream part (15) by at least one lateral wall progressively thinned to a bevel (21), with thickness decreasing from upstream to downstream as far as its downstream free edge, characterized in that the downstream free edge of the skirt (13) is formed into a thinned blade (22).
- Injector according to Claim 1, characterized in that each jet (J1, J2) of fuel leaving each calibrated hole (3, 4) is injected into a central bore (17) which diverges towards the downstream end of the skirt (13).
- Injector according to Claim 1, characterized in that each jet (J1, J2) of fuel leaving each calibrated hole (3, 4) is injected into a cylindro-conical central bore (27) of the skirt (25), at the downstream end of which skirt the central bore (27) emerges via a divergent portion (27c).
- Injector according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that a concave notch (36), with concavity turned toward the downstream end, is formed in the downstream free edge in the form of a thinned blade (35) of each bevel (34).
- Injector according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the bevel or bevels (34) are made on the internal face of the downstream part (32) of the skirt (31).
- Injector according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the bevel or bevels (41, 48) are made on the external face of the downstream part (39, 46) of the skirt (38, 45).
- Injector according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that at least one lateral wall (26) of the skirt (25) exhibits, on the internal face (27b), a region (30) intended to be struck by at least one jet (J1, J2) of fuel leaving at least one calibrated hole (3, 4).
- Injector according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the skirt (13) has a cylindrical external overall shape, preferably of circular section, and exhibits an axisymmetric central bore (17).
- Injector according to any one of Claims 2 to 8, characterized in that at least the downstream end part (27c) of the central bore (27) of the skirt (25) is delimited by an annular bevel (28).
- Injector according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that it is of the two-hole atomization type with pneumatic assistance, and comprises a pneumatic atomization cap (5) arranged in the skirt (13) substantially even with the injector tip (2) and delimiting around two jets (J1, J2) of fuel leaving two calibrated holes (3, 4), a substantially annular duct (10) supplied with air for assisting with atomization substantially at atmospheric pressure, the cap (5) exhibiting a plurality of orifices (12) for the passage of air from the duct (5) toward the jets (J1, J2) of fuel, the air-passage orifices (12) having axes substantially transversal to the jets (J1, J2) of fuel and being distributed over the cap (5) so that when each calibrated hole (3, 4) is freed, and for low pressure gradients at the air-passage orifices (12), at high engine loads, two jets (J1, J2) of fuel leaving the calibrated holes (3, 4) are diffused by the skirt (13) each toward one respectively of two air intake ports, whereas for high pressure gradients, at low idle and low and medium engine loads, one (J1) of the jets of fuel leaving the calibrated holes (3, 4) preferably being deflected by the air passing through the orifices (12) of the cap (5) toward the other jet (J2) of fuel with which it mixes into a single mist of fuel atomized pneumatically in the skirt (13).
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