FR2766239A1

FR2766239A1 - Injecteur de carburant dans une chambre de combustion de moteur

Info

Publication number: FR2766239A1
Application number: FR9709014A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Rouet; Richard Croche
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: FR2766239B1

Abstract

L'injecteur haute pression comprend un corps (10) contenant une aiguille (12) déplaçable axialement et terminée par un élément d'obturation coopérant avec un passage de carburant. Le nez de l'injecteur est revêtu, au moins dans une zone entourant le débouché du ou des passages d'injection, d'une couche anti-adhérence, d'épaisseur comprise entre 100 nm et 1 mm, d'alliage au moins ternaire aluminium-cuivre-fer à l'état de cristal.

Description

INJECTEUR DE CARBURANT DANS UNE CHAMBRE DE COMBUSTION DE
MOTEUR
La présente invention concerne les injecteurs de carburant à l'état de fluide, et notamment de liquide, destinés à injecter directement le carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur à allumage commandé. Dans ce dernier cas, elle est applicable à l'injection de tout carburant liquide, notamment d'essence, de carburant à base d'alcool et de gaz de pétrole liquéfié.

On connaît déjà des injecteurs haute pression pour injection directe ayant un corps d'injecteur contenant une aiguille déplaçable axialement par des moyens à commande électrique (souvent constitués par un bobinage) et terminée par un élément d'obturation, souvent de forme hémisphérique, coopérant avec un siège de passage de carburant. L'aiguille est déplaçable entre une première position axiale où l'élément d'obturation s'appuie sur le siège et une position où il en est écarté.

On connaît également des injecteurs destinés aux moteurs
Diesel, dont l'aiguille s'ouvre sous la pression du carburant lorsque la force de pression excède la force de rappel d'un ressort taré.

Les contraintes imposées à l'injecteur dans le cas d'une injection directe sont beaucoup plus élevées que dans le cas d'une injection indirecte dans la tubulure.

En particulier, le passage ou les passages d'injection dans la chambre sont de très faible diamètre. L'encrassage du nez par dépôt de produits de combustion fortement adhérents peut perturber l'injection. La présente invention vise notamment à réduire le risque d'encrassage.

Dans ce but, l'invention propose un injecteur de carburant dont le nez, qui s'ouvre dans la chambre de combustion, est revêtu, au moins dans une zone entourant le débouché des passages d'injection, d'une couche, d'épaisseur comprise entre 100 nm et 1 mm, d'alliage au moins ternaire aluminium-cuivre-fer et, avantageusement d'alliage quaternaire Al-Cu-Fe-Cr à l'état de quasicristal.

Le dépôt d'une couche mince de quasicristal sur l'injecteur, général en acier, ne pose pas de problème.

Cette couche peut être réalisée par frittage de poudre préparée par broyage d'un lingot solidifié depuis l'état liquide. L'énergie de surface des quasicristaux est très faible, proche de celle du polytétrafluoréthylène, de sorte que les produits de combustion n'adhèrent que très peu sur la couche et peuvent être chassés par le jet d'injection ou le courant tourbillonnaire dans la chambre de combustion. La fragilité mécanique des quasicristaux est sans inconvénient, puisque la résistance mécanique est fournie par le nez de l'injecteur. On sait par ailleurs que les quasicristaux, notamment ceux qui sont en phase icosaédrique, résistent à l'oxydation, qui a pour seul résultat de provoquer la formation d'une couche d'oxyde d'épaisseur largement inférieure au micron.

Parmi les quasicristaux utilisables, on peut notamment citer ceux obtenus par frittage d'une poudre d'un alliage intermétallique AlCuFeCr, de structure décagonale, qui résiste parfaitement à des températures dépassant 7000C. Ce quasicristal résiste également bien à l'oxydation et possède une énergie de surface totale aussi faible que 28,3 mJ.m-2 avec une composante polaire aussi faible que 1,8 mJ.m 2.

Les caractéristiques ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemple non limitatif.

La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est une vue de détail en élévation montrant le nez d'un injecteur destiné à un moteur à allumage commandé, comportant un siège rapporté
- la figure 2 est une vue en coupe du nez d'un injecteur dans lequel les trous d'injection de carburant sont directement percés dans le nez de l'injecteur.

L'injecteur, dont le nez a la constitution générale est montrée en figure 1, comporte un corps 10 à l'intérieur duquel se trouve un équipage mobile ayant une aiguille 12 déplaçable axialement, par des moyens à commande électrique ou par pression de fluide. Le corps délimite, autour de l'aiguille 12, un passage annulaire de circulation 16 dans lequel le carburant pénètre par des trous 18. L'aiguille porte, à son extrémité, un élément d'obturation 20, souvent de forme hémisphérique. Cet élément d'obturation coopère avec un siège 22. La surface du siège sur laquelle porte l'élément d'obturation est généralement tronconique si l'élément d'obturation est de forme sphérique. Le carburant arrive au-dessus du siège, autour de l'élément d'obturation, par des orifices percés dans une bague de guidage 24.

Lorsque l'injecteur présente cette constitution, la couche de quasicristaux 26 peut être déposée sur la face externe du siège 22 et éventuellement sur la paroi du trou de passage du carburant, avant montage du siège dans le corps et avant soudage du siège. On peut constituer une couche adhérente 26 de quasicristal en broyant de façon fine un lingot d'alliage AlCuFeCr solidifié depuis l'état liquide < à une granulométrie inférieure à 60 um), dépôt d'une couche mince de la poudre sur le siège et frittage sous pression à haute température. Un autre mode est le dépôt en phase vapeur par voie physique, ou PVD.

En général, on utilisera un alliage ayant approximativement la composition suivante
Cu : 20 à 30 %
Fe : 10 0 20 %
Cr : 0 à 20 %
Al : complément à 100 %
Des essais ont été effectués pour déterminer l'adhérence de produits de combustion sur le quasicristal, dans des conditions proches de celles rencontrées lors du fonctionnement d'un injecteur. Pour cela, le quasicristal a été recouvert d'une couche de poudre ayant une composition comparable à celle des dépôts de combustion. Puis l'échantillon a été porté à 6000C pendant 24 heures, puis analysé par diffraction des rayons X et à la microsonde de
Castaing. Un autre essai a été effectué avec un maintien à 7000C pendant 68 heures.

Dans les deux cas, la poudre représentative des résidus de combustion se sépare du quasicristal simplement en retournant l'échantillon ou en soufflant sur lui. Les diffractogrammes de rayons X ne révèlent aucun changement dans l'état du microcristal, ce qui montre que la couche d'oxyde provoquée par le chauffage en atmostphère oxydante a une épaisseur inférieure au micron. L'absence de dégradation après une exposition de 68 heures à 7000C montre une aptitude à résister aux conditions qui règnent dans une chambre de combustion pendant un laps de temps important.

L'invention est également applicable à un injecteur ayant un nez du genre montré en figure 2, utilisable dans un moteur à combustion interne à allumage par compression.

L'injecteur comporte encore un corps 10a à l'intérieur duquel se trouve une aiguille 12a déplaçable axialement pour fermer et ouvrir une ouverture délimitée par un siège 28.

Cette ouverture est reliée à un canal comportant des branches 30 qui débouchent à la face avant du nez de l'injecteur. Dans ce cas, la couche de quasicristal 26a sera formée par frittage sur la face avant du nez du corps de l'injecteur lui-même.

Claims

REVENDICATIONS

1. Injecteur haute pression comprenant un corps (10,10a) contenant une aiguille (12,12a) déplaçable axialement et terminée par un élément d'obturation coopérant avec un passage de carburant,

caractérisé en ce que le nez de l'injecteur, qui s'ouvre dans la chambre de combustion, est revêtu, au moins dans une zone entourant le débouché du ou des passages d'injection, d'une couche, d'épaisseur comprise entre 100 nm et 1 mm, d'alliage au moins ternaire aluminium-cuivre-fer à l'état de quasi-cristal.

2. Injecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le quasicristal est constitué d'alliage intermétallique AlCuFeCr de structure décagonale.

3. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alliage comprend 20 à 30 t Cu, 10 à 20 % Fe, 0 à 20 %

Cr, le reste étant de l'aluminium.

4. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (10) comporte un siège (22) rapporté sur le reste du nez de l'injecteur, la couche de quasicristal (26,26a) étant déposée sur la face externe du siège.

5. Injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche est également disposée sur la paroi du passage de carburant.