FR2887590A1 - Chambre de combustion moteur diesel a deux soupapes et a injecteur decale - Google Patents

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Abstract

Chambre de combustion de moteur à deux soupapes par cylindres et à injecteur décalé, la chambre étant formée par un cylindre (1) d'axe (A1), par une culasse (2) sensiblement plate formant couvercle au dessus du cylindre (1), par une soupape d'admission montée dans la culasse (2), par une soupape d'échappement montée dans la culasse (2), et par un piston (5) coulissant dans le cylindre (1) entre un point mort haut et un point mort bas, le piston (5) présentant à sa surface supérieure (5a) un bol (6) axisymétrique d'axe (A2) décalé par rapport à l'axe (A1 ) du cylindre (1), le bol (6) comportant un téton (6a) central conique qui est raccordé par une courte section concave (6b) à une paroi latérale (6c), un injecteur (7) d'axe (A3) incliné et décalé par rapport à l'axe (A1 ) du cylindre et (A2) du bol de piston, qui débouche dans la chambre et qui susceptible d'émettre des jets de carburant en une nappe tronconique (8) d'axe A4, caractérisé en ce que la paroi latérale (6c) du bol (6) est rectiligne et inclinée d'un angle y de sorte que l'angle d'impact alpha des jets sur la paroi latérale (6c) soit perpendiculaire.

Description

CHAMBRE DE COMBUSTION DE MOTEUR DIESEL A DEUX SOUPAPES ET A INJECTEUR
DECALE
La présente invention concerne les chambres de combustion de moteur à combustion interne à injection directe, de type diesel et à deux soupapes par cylindres, définie notamment par un piston à bol large, et par un injecteur décalé susceptible d'injecter du carburant selon un angle de nappe ouvert, c'est-à-dire supérieur ou égal à 140 degrés.
Une chambre de combustion de moteur à combustion interne à deux soupapes par cylindres est formée par un cylindre, par une culasse sensiblement plate qui forme un couvercle au dessus du cylindre, par une soupape d'admission montée dans la culasse, par une soupape d'échappement montée dans la culasse, et par un piston coulissant dans le cylindre entre un point mort haut et un point mort bas. Le piston présente à sa surface supérieure un bol large qui comporte un téton central conique qui est raccordé par une courte section concave à une paroi latérale. Un injecteur débouche dans la chambre et est susceptible d'émettre des jets de carburant en une nappe tronconique.
On connaît du document JP2002122024 une chambre de combustion, dans laquelle l'axe de l'injecteur, l'axe du bol de piston et l'axe du cylindre sont alignés. Cette configuration est celle d'une chambre de combustion à quatre soupapes par cylindre, car elle permet de placer l'injecteur du centre de la chambre. Dans ce document, l'angle de la nappe d'injection est prévu pour que les jets rencontrent la paroi latérale du bol avec un angle compris entre 80 et 100 degrés, et de préférence 90 degrés. La paroi latérale a un rayon de courbure déterminé pour diviser chaque jet principal en jets secondaires. Les jets secondaires sont redirigés dans le volume du bol pour obtenir un mélange homogène en air et en carburant. Le rayon de courbure est prévu suffisamment grand pour que de légers déplacements haut/bas du piston n'affectent pas l'angle d'impact des jets principaux.
Dans les chambres de combustion à deux soupapes par cylindre, l'injecteur est décalé et incliné par rapport à l'axe du cylindre, et peut l'être aussi par rapport à l'axe du bol du piston. Bien souvent, l'axe du bol est décalé par rapport à l'axe du cylindre. Dans ce type de configuration, les jets de carburant n'ont pas tous la même longueur du fait du décentrage de l'injecteur par rapport à l'axe du bol. Un des problèmes que l'on cherche à résoudre, est d'éviter que les jets principaux de faible longueur ne viennent se recouper sur eux-mêmes. Un autre problème est que, du fait du décalage de l'injecteur, les jets principaux de longueurs différentes ne rencontrent pas la paroi latérale au même niveau (par rapport à la surface supérieure du piston).
L'invention fournit dans ce but une chambre de combustion du type à deux soupapes par cylindre, dans laquelle la paroi latérale du bol est rectiligne et inclinée d'un angle y de sorte que l'angle d'impact a des jets sur la paroi latérale soit perpendiculaire.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple et nullement limitatif, et illustré par les schémas des figures 1 et 2.
La chambre de combustion, en référence à la figure 1, est formée par un cylindre 1 d'axe Al, par une culasse 2 sensiblement plate formant couvercle au dessus du cylindre 1, par une soupape d'admission (non représentée) montée dans la culasse 2, par une soupape d'échappement (non représentée) montée dans la culasse 2, et par un piston 5.
Le piston 5 coulisse dans le cylindre 1 entre un point mort haut et un point mort bas. Le piston 5 est représenté dans sa position au point mort haut sur la figure 1. Il présente à sa surface supérieure une cavité ou bol 6 axisymétrique d'axe A2 décalé par rapport à l'axe Al du cylindre 1 (ou du piston 5). Le bol 6 comporte un téton central conique 6a qui est raccordé par une courte section concave 6b à une paroi latérale 6c. Le bol 6 est dit large, c'est-à-dire que son diamètre est supérieur à 60% du diamètre du cylindre 1.
Un injecteur 7 d'axe A3 est monté dans la culasse, et il débouche dans la chambre de combustion. L'injecteur 7 est incliné d'un angle 0 et décalé par rapport à l'axe Al du cylindre 1 et aussi par rapport à l'axe A2 du bol 6 du piston 5. Il comporte une buse 7a dépassant à l'intérieur de la chambre, dont l'extrémité se place au regard du bol 6, à proximité de l'extrémité du téton conique 6. L'injecteur 7 est susceptible d'émettre des jets de carburant en une nappe 8 tronconique d'axe A4, parallèle à l'axe Al ou A2. L'angle R de la nappe 8 est dit ouvert, c'est-à-dire qu'il est supérieur ou égal à 140 . Du fait de son inclinaison d'angle 0, l'injecteur 7 est indexé en rotation de manière à ce que la nappe 8 d'injection soit correctement indexée dans la chambre de combustion.
Selon l'invention, la paroi latérale 6c du bol 6 est rectiligne et inclinée d'un angle y de sorte que l'angle d'impact a des jets sur la paroi latérale 6c soit perpendiculaire. L'angle y est compris entre 5 et 20 degrés, et s'accorde à l'angle R de la nappe 8 qui est supérieur ou égal à 140 degrés, pour que les jets impactent la paroi latérale 6c d'un angle a de 90 degrés. Le bol 6 est dit ouvert, car l'inclinaison de la paroi latérale 6c se fait vers l'extérieur du bol.
Un avantage de cette configuration est que l'on réduit la quantité de mouvement totale de chaque jet après impact sur la paroi latérale 6c, ce qui est particulièrement intéressant pour les jets de faible longueur. La paroi latérale 6c, du fait qu'elle n'a pas de rayon de courbure parce que rectiligne, n'a pas tendance à réorienter le jet, ce qui implique que le jet ne se recoupe pas sur lui-même. Un autre avantage est que la position en hauteur de l'injecteur 7 peut être plus libre car les jets de carburant impactent la paroi latérale 6c du bol 6 toujours perpendiculairement, quelque soit la hauteur d'impacts des jets, prise par exemple par rapport à la surface supérieure 5a du piston 5 quand il se trouve dans la position point mort haut. De même, le piston 5 possède une plus grande liberté de mouvement lors de l'injection. La plage d'angle de vilebrequin pour la phase d'injection peut être plus grande.
Avec ce type de configuration il est aussi possible de jouer sur la position en hauteur de l'injecteur, afin d'adapter le point d'impact des jets sur la paroi latérale 6c du bol 6 en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, tels que la charge moteur, le régime moteur, etc. On peut prévoir à cet effet un dispositif déplaçant l'injecteur 7 longitudinalement à son axe A3, ou encore un injecteur dans lequel la buse peut être déplacée longitudinalement.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la buse 7a de l'injecteur 7 peut définir des trous d'injection dont les axes possèdent un point d'intersection avec l'axe A4 qui leur est propre. Les trous peuvent être disposés de manière à ce que les points d'impacts de chaque jet sur la paroi latérale 6c se trouvent sur un plan parallèle à la surface supérieure 5a du piston 5 en position point mort haut ou à proximité. C'est-à-dire que les jets de carburant impactent perpendiculairement la paroi latérale 6c du bol 6 à un même niveau, pris par rapport à la surface supérieur 5a du piston 5. En référence à la figure 2, les trous peuvent être ainsi décalés par rapport à leur position qui forme la nappe tronconique 8, de manière à relever les jets ayant une grande longueur, et à baisser les jets ayant une longueur plus courte.
La figure 2 est un exemple de buse 7a d'injecteur d'axe A3 pouvant se trouver dans la chambre de combustion de la figure 1. La buse 7a est inclinée selon l'angle 0 par rapport à l'axe A4 de la nappe 8. La nappe 8 tronconique est représentée ici par deux jets A7b et A7c. Le point I est le point d'intersection des axes des jets A7b et A7c et A4 On peut apercevoir les trous de jets correspondants 7b et 7c qui sont réalisés dans la buse 7a. L'axe des jets correspond à l'axe des trous. Chaque jet est incliné d'un angle [3/2 par rapport à l'axe A4 de la nappe 8. Dans cette configuration, le jet A7b qui sort du trou 7b est plus long que le jet A7c, ce qui implique que son point d'impact sur la paroi rectiligne 6C du bol sera situé plus bas que celui du jet A7c. Il est possible de rattraper ce décalage de points d'impact, en déplaçant les trous d'injections. Ainsi, le trou 7B peut être décalé (voir la référence A7'B) d'une distance h7b donnant un jet A7'b parallèle au jet A7b, et le trou 7C peut être décalé (voir la référence 7'c) dans le sens opposé d'une distance h7c, donnant un jet A7'c parallèle au jet A7c. Le point lb est le point d'intersection de l'axe du jet A7'b avec l'axe A4, et le point le est le point d'intersection de l'axe du jet A7'c avec l'axe A4. Chaque point lb et le est décalé sur l'axe 4a par rapport au point I. Un avantage supplémentaire de l'invention est que l'on peut jouer sur la position en hauteur de chaque trou de la buse 7a pour obtenir un mélange air/carburant homogène, sans avoir à adapter l'angle de chaque jet de carburant. Chaque trou peut être ainsi décalé d'une distance qui lui est propre par rapport à la nappe tronconique 8, donnant ainsi un point d'intersection propre avec l'axe A4.

Claims (4)

Revendications
1) Chambre de combustion de moteur à deux soupapes par cylindres et à injecteur décalé, la chambre étant formée par un cylindre (1) d'axe (Al), par une culasse (2) sensiblement plate formant couvercle au dessus du cylindre (1), par une soupape d'admission montée dans la culasse (2), par une soupape d'échappement montée dans la culasse (2), et par un piston (5) coulissant dans le cylindre (1) entre un point mort haut et un point mort bas, le piston (5) présentant à sa surface supérieure (5a) un bol (6) axisymétrique d'axe (A2) décalé par rapport à l'axe (Al) du cylindre (1), le bol (6) comportant un téton (6a) central conique qui est raccordé par une courte section concave (6b) à une paroi latérale (6c), un injecteur (7) d'axe (A3) incliné et décalé par rapport à l'axe (Al) du cylindre et (A2) du bol de piston, qui débouche dans la chambre et qui susceptible d'émettre des jets de carburant en une nappe tronconique (8) d'axe A4, caractérisé en ce que la paroi latérale (6c) du bol (6) est rectiligne et inclinée d'un angle y de sorte que l'angle d'impact a des jets sur la paroi latérale (6c) soit perpendiculaire.
2) Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle y est compris entre 5 et 20 degrés.
3) Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe de chaque trou d'injection de la buse (7a) de l'injecteur (7) possède un point d'intersection propre avec l'axe A4.
4) Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les trous d'injections de la buse (7a) de l'injecteur (7) sont disposés de manière à ce que les points d'impacts de chaque jet sur la paroi latérale (6c) se trouvent sur un même plan parallèle à la surface supérieure (5a) du piston (5).
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