FR2861813A1 - Moteur a combustion interne comprenant un injecteur mobile - Google Patents

Abstract

Le moteur (2) comprend :- au moins un cylindre (4),- au moins un injecteur (8) pour injecter un premier liquide ; et- des moyens (40 ; 42) pour déplacer l'injecteur par rapport au cylindre, qui sont agencés pour mettre en oeuvre un deuxième liquide différent du premier liquide.

Description

L'invention concerne les injecteurs de moteur à combustion interne.

On connaît de l'abrégé du document KR-2002 054384 un moteur diesel dans lequel chaque injecteur est monté déplaçable dans le cylindre associé afin que sa position dans ce cylindre puisse être modifiée. En fonction du régime du moteur, la pression du mélange comprenant le carburant injecté par l'injecteur dans le cylindre provoque un ajustement de la position de l'injecteur pour optimiser le fonctionnement du moteur.

Ce dispositif a cependant pour inconvénient qu'il est possible que se produisent des fuites du mélange entre les différentes pièces mobiles permettant de modifier la position de l'injecteur.

Un but de l'invention est de proposer un moteur d'un type différent, et notamment palliant ce problème.

A cet effet, on prévoit selon l'invention un moteur comprenant: - au moins un cylindre, - au moins un injecteur pour injecter un premier liquide; et - des moyens pour déplacer l'injecteur par rapport au cylindre, qui sont agencés pour mettre en oeuvre un deuxième liquide différent du premier liquide.

Ainsi, c'est un liquide différent du mélange qui provoque la modification de la position de l'injecteur. On dispose donc d'une plus grande liberté pour agencer le moteur de façon à limiter les risques de fuite. De plus, même s'il se produit une fuite, celle-ci concerne le deuxième liquide. En fonction de la composition de ce dernier, cette fuite peut n'avoir aucune conséquence préjudiciable.

Le moteur selon l'invention pourra en outre présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - le deuxième liquide comprend une huile; - il comprend des moyens de rappel de l'injecteur vers une position prédéterminée; - les moyens de déplacement sont aptes à déplacer l'injecteur dans un seul sens; - les moyens de déplacement sont aptes à déplacer l'injecteur au moyen du deuxième liquide dans deux sens opposés; - l'injecteur est fixé à un support définissant au moins une chambre destinée 5 à être occupée par le deuxième liquide et - le support définit deux chambres sur des faces du support ayant des orientations opposées l'une à l'autre.

On prévoit également selon l'invention un procédé de commande d'un moteur comprenant: - au moins un cylindre; et - au moins un injecteur pour injecter un premier liquide, procédé dans lequel on déplace l'injecteur par rapport au cylindre au moyen d'un deuxième liquide différent du premier liquide.

Le procédé selon l'invention pourra en outre présenter au moins 15 l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - on déplace l'injecteur en fonction d'au moins un paramètre du moteur; - le paramètre ou au moins l'un des paramètres est un régime du moteur; - le déplacement est une fonction linéaire du régime; - le déplacement est une fonction non linéaire du régime; - le déplacement est une fonction en escalier du régime; - le paramètre ou au moins l'un des paramètres est une position d'un piston mobile dans le cylindre; et - l'injecteur s'étendant à une zone d'extrémité axiale du cylindre, on place l'injecteur dans une position la plus éloignée d'une autre zone d'extrémité axiale du cylindre lorsque le piston se trouve à un point mort haut de sa course.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de plusieurs modes préférés de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un premier mode de réalisation du moteur selon l'invention suivant l'axe de l'un des injecteurs du moteur; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 illustrant un deuxième mode de réalisation de l'invention; et - les figures 3, 4 et 5 sont trois courbes montrant l'évolution de la position de l'injecteur en fonction de différents paramètres dans trois modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

En référence à la figure 1, on va décrire un premier mode de réalisation d'un moteur 2 selon l'invention qui est un moteur diesel à plusieurs cylindres 4. Chaque cylindre 4 défini par la culasse 5 présente deux zones d'extrémités axiales opposées l'une à l'autre suivant une direction axiale du cylindre. Sur la figure 1, seule a été illustrée la zone d'extrémité axiale 6 associée à un ou plusieurs injecteurs 8 du cylindre.

Pour chaque injecteur 8, le moteur comprend un porte-injecteur 10 s'étendant d'un côté de la culasse 5 opposé à l'intérieur du cylindre. Le porte-injecteur 10 présente une cavité interne 12 de forme cylindrique coaxiale à un axe 14 de l'injecteur. L'injecteur est fixé rigidement à un support 16 qui est en l'espèce en forme de disque. Le disque s'étend coaxialement à l'axe 14 dans un plan général perpendiculaire à cet axe.

La culasse 5 présente un orifice 20 à travers lequel s'étend une partie de l'injecteur présentant un orifice d'amenée du mélange. Le porte- injecteur 10 présente par ailleurs dans sa paroi opposée à la culasse un orifice 22 à travers lequel est montée coulissante l'autre extrémité de l'injecteur. L'injecteur 8 est monté coulissant d'une seule pièce avec le support 16 par rapport au porte-injecteur 10 suivant la direction de son axe 14. Ce coulissement est guidé par appui des extrémités de l'injecteur à travers les orifices 20 et 22 d'une part et par appui d'un bord périphérique 24 du support 16 contre la face interne cylindrique définissant la cavité 12 d'autre part. Le bord périphérique du disque présente un joint d'étanchéité pour son contact avec cette face. De même, l'orifice 22 du porte-injecteur présente un joint d'étanchéité pour son contact avec l'injecteur 8.

Le disque 16 présente deux faces principales planes 26 et 28, parallèles, et orientées suivant des directions opposées l'une à l'autre. Le disque divise ainsi la cavité 12 en une chambre supérieure 30 ou chambre distale par référence au cylindre 4 et une chambre inférieure ou chambre proximale 32. La face supérieure 26 du disque définit la chambre supérieure 30 tandis que la face inférieure 28 définit la chambre inférieure 32. Le moteur comprend pour chaque injecteur un ressort 34 prenant appui par une extrémité contre la culasse et par l'autre extrémité contre la face 28 de façon à rappeler l'injecteur vers le haut en direction opposée au piston mobile dans le cylindre et opposée à l'autre extrémité axiale du cylindre.

Le porte-injecteur 10 présente un conduit latéral radial 40 pour l'amenée d'un liquide dans la chambre supérieure 30 de la cavité 12. En l'espèce, ce liquide est une huile. Le moteur comprend des moyens classiques non représentés aptes à alimenter la chambre 30 à travers ce conduit au moyen de l'huile sous pression. Ces moyens sont commandables et sont commandés d'une façon qui sera expliquée plus bas.

Sachant que l'injecteur est destiné à injecter dans le cylindre un mélange explosif comprenant notamment de l'air et du carburant, on voit que le liquide amené à travers le conduit 40 est d'une composition différente de celle du liquide injecté.

Le ressort 34 est taré pour une pression prédéterminée Ps. Si la pression de l'huile Pa dans la chambre supérieure 12 est supérieure à la pression PS, alors l'injecteur avec le support 16 s'enfonce à l'encontre de la sollicitation exercée par le ressort 34, pour s'étendre davantage en saillie dans le cylindre. Ainsi le dépassement de l'injecteur dans la chambre de combustion va en augmentant (vers le bas sur la figure 1).

Dans le deuxième mode de réalisation du moteur 2 illustré à la figure 2, le ressort 34 est absent. Le porte-injecteur 10 présente un deuxième orifice latéral radial 42 permettant l'introduction d'un liquide dans la chambre inférieure 32. Ce liquide peut être identique au liquide introduit dans la chambre supérieure 30. Cette fois, c'est donc la différence de pression entre le liquide dans la chambre supérieure 30 et dans la chambre inférieure 32 qui va provoquer le coulissement de l'injecteur 8 dans un sens ou dans l'autre suivant l'axe 14.

Dans ces deux modes de réalisation, différentes stratégies sont envisageables pour commander le déplacement de l'injecteur 8 pour le mettre plus ou moins en saillie dans le cylindre, cette saillie pouvant éventuellement être négative. Dans le présent exemple, on déplace l'injecteur en fonction d'au moins un paramètre du moteur.

Dans un premier mode de mise en oeuvre, ce paramètre peut être un régime du moteur. En effet, les essais montrent que les performances du moteur sont améliorées à haut régime lorsque l'injecteur occupe une position fortement proéminente dans le cylindre. Inversement, à bas régime, il est préférable que la position de l'injecteur soit moins proéminente.

La fonction définissant la position de l'injecteur (NTP) le long de l'axe 14 en fonction du régime peut être une fonction croissante, monotone et linéaire comme illustré par la courbe 44 sur la figure 3.

Il peut alternativement être envisagé que cette fonction tout en demeurant croissante et monotone en fonction du régime ne soit pas linéaire. C'est le cas illustré sur la même figure par la courbe 46 qui est en l'espèce 2 0 une courbe concave.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, on choisit une courbe en escalier. Cette courbe, qui est elle aussi croissante et monotone, présente un certain nombre de paliers horizontaux de sorte que la position de l'injecteur varie seulement lorsque le régime du moteur franchit différents seuils prédéterminés. Un tel exemple de courbe 48 a été illustré à la figure 4. Par exemple, la position de l'injecteur NTP1 est constante et faiblement proéminente pour un régime compris entre deux valeurs prédéterminées RI et R2. Lorsque le régime augmente au-delà de la valeur R2, la plus haute de ces deux valeurs, la position de l'injecteur est modifiée pour avoir une deuxième valeur NTP2 et va conserver cette valeur jusqu'à ce que le régime franchisse un autre seuil R3 et ainsi de suite. Ce mode de mise en oeuvre permet d'éviter d'éventuels problèmes de synchronisation entre le déplacement effectif de l'injecteur et le régime du moteur, par exemple dans l'hypothèse où le temps de réponse du système hydraulique permettant de manoeuvrer l'injecteur est relativement long par rapport à la transition du régime. Naturellement, la valeur maximale de dépassement de l'injecteur dans le cylindre doit être limitée par la distance entre l'injecteur et le bol situé sur le piston, en particulier le téton du bol, en prévoyant par sécurité une garde d'environ 1 mm.

Selon une autre stratégie illustrée à la figure 5 au moyen de la courbe 50, le paramètre permettant de commander la position (NTP) de l'injecteur peut être la position (DV) du piston associé au cylindre. On peut par exemple choisir de placer l'injecteur dans la position la plus éloignée de l'autre extrémité axiale du cylindre, c'est-à-dire dans la position la moins proéminente, lorsque le piston se trouve à un point mort haut PMH de sa course, c'est-à-dire dans sa position la plus proche de l'injecteur. A l'inverse, l'injecteur sera dans sa position la plus proéminente lorsque le piston se trouve au point mort bas. On obtiendra ainsi une courbe en cloche renversée comme celle illustrée à la figure 5. Il importe de remarquer que la géométrie du piston est normalement dessinée et optimisée pour une certaine valeur fixe de la position de l'injecteur sans tenir compte du déplacement du piston. L'invention permet de pallier cet inconvénient. De la sorte, la forme du bol peut être utilisée plus efficacement si les buses suivent le mouvement du piston de façon constante en termes de distance piston-buse. Dans cet exemple, c'est donc l'angle de rotation du vilebrequin qui sert à commander la position de l'injecteur.

On remarquera que, sur toutes les courbes illustrées aux figures 3 à 5, la position de l'injecteur est toujours en saillie à l'intérieur du cylindre, cette saillie n'étant jamais négative, de sorte que l'injecteur ne s'étend jamais en deçà de la culasse.

Bien entendu, dans chacune des stratégies précitées, c'est l'ordinateur assurant la commande du moteur qui commande la position de l'injecteur via la commande de pression d'huile en fonction du ou des paramètres retenus pour la stratégie. Compte tenu de la mobilité de l'injecteur par rapport au cylindre, on prévoira des moyens de connexion flexibles entre l'injecteur et la source du mélange, moyens qui sont déjà connus en euxmêmes.

Sachant que la pression d'huile utilisée pour commander la position de l'injecteur est relativement faible, des fuites éventuelles de liquide dues à un problème d'étanchéité entre certaines pièces ne seront pas préjudiciables.

Un avantage de l'invention est qu'elle supprime les risques de fuites entre l'injecteur et le support 16, l'un étant fixe par rapport à l'autre au cours du mouvement de l'injecteur.

Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.

On pourra mettre en oeuvre la commande de la position de l'injecteur en fonction de la position du piston indépendamment du fait que l'injecteur est déplacé au moyen d'un liquide différent du liquide injecté.

De même, on pourra mettre en oeuvre la commande de la position de l'injecteur en fonction du régime du moteur suivant une courbe en escalier indépendamment de la commande de la position de l'injecteur au moyen d'un liquide différent du liquide injecté.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Moteur (2) comprenant: - au moins un cylindre (4), - au moins un injecteur (8) pour injecter un premier liquide; et - des moyens (40; 42) pour déplacer l'injecteur par rapport au cylindre, caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont agencés pour mettre en oeuvre un deuxième liquide différent du premier liquide.

2. Moteur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le deuxième liquide comprend une huile.

3. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de rappel (34) de l'injecteur (8) vers une position prédéterminée.

4. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (40, 42) sont aptes à déplacer l'injecteur (8) dans un seul sens.

5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (40, 42) sont aptes à déplacer l'injecteur (8) au moyen du deuxième liquide dans deux sens opposés.

6. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (8) est fixé à un support (16) définissant au moins une chambre (30, 32) destinée à être occupée par le deuxième liquide.

7. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (16) définit deux chambres (30,32) sur des faces (26, 28) du support ayant des orientations opposées l'une à l'autre.

8. Procédé de commande d'un moteur comprenant: - au moins un cylindre (4) ; et - au moins un injecteur (8) pour injecter un premier liquide, procédé dans lequel on déplace l'injecteur par rapport au cylindre, caractérisé en ce qu'on déplace l'injecteur au moyen d'un deuxième liquide différent du premier liquide.

9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on déplace l'injecteur en fonction d'au moins un paramètre du moteur.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le paramètre ou au moins l'un des paramètres est un régime du moteur.

11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le déplacement est une fonction linéaire du régime.

12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le déplacement est une fonction non linéaire du régime.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 12, 25 caractérisé en ce que le déplacement est une fonction en escalier du régime.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le paramètre ou au moins l'un des paramètres est une position d'un piston mobile dans le cylindre. io

15. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, l'injecteur s'étendant à une zone d'extrémité axiale du cylindre, on place l'injecteur dans une position la plus éloignée d'une autre zone d'extrémité axiale du cylindre lorsque le piston se trouve à un point mort haut de sa course.