FR2937085A1

FR2937085A1 - Dispositif de vaporisation et de generation d'aerodynamisme dans un conduit d'admission de moteur a allumage commande

Info

Publication number: FR2937085A1
Application number: FR0856844A
Authority: FR
Inventors: Laurence Mamy
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-16
Also published as: WO2010040930A1

Abstract

Dispositif de vaporisation et de génération d'aérodynamisme dans un conduit d'admission (1) de moteur à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de déviation et/ou de séparation chauffant (6, 8) du flux d'air d'admission, apte à générer dans le flux d'air d'admission traversant le conduit un mouvement d'aérodynamisme structuré, tout en chauffant le carburant injecté dans le conduit.

Description

DISPOSITIF DE VAPORISATION ET DE GENERATION D'AERODYNAMISME DANS UN CONDUIT D'ADMISSION DE MOTEUR A ALLUMAGE COMMANDE La présente invention se rapporte à la préparation du 5 mélange air carburant, dans un conduit d'admission de moteur à combustion interne. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de vaporisation et de génération d'aérodynamisme, dans un conduit d'admission de moteur à allumage commandé. 10 Cette invention trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur un moteur dit flexfuel , fonctionnant au moins partiellement avec un carburant d'origine végétale, tel que l'éthanol. L'éthanol a des propriétés physico-chimiques 15 différentes de celles de l'essence. Notamment, il a un pouvoir calorifique, une volatilité et une vitesse de combustion plus faibles. C'est pour cela qu'un dispositif additionnel, de démarrage à froid, est nécessaire. On peut donc prévoir de vaporiser l'alcool à son arrivée dans le 20 conduit, en disposant dans celui-ci des plaques chauffantes, en regard de l'injecteur. Il est ainsi connu de placer dans le conduit d'admission une plaque chauffante ayant des propriétés électriques isolantes, telle qu'une plaquette métallique 25 émaillée, ou une plaquette céramique, sur laquelle le carburant est projeté, dans le but de le vaporiser. Dans les moteurs à allumage commandé, fonctionnant à l'essence, comme à l'éthanol, on cherche par ailleurs à générer un aérodynamisme structuré de type tumble 30 (mouvement de rotation d'axe perpendiculaire au plan inter-soupapes d'admission), de façon à dégrader, le plus tardivement possible, la structure du flux d'admission en turbulence. L'exploitation de cette turbulence au moment de l'allumage, permet de bénéficier d'une vitesse de combustion plus importante en charge partielle. Le potentiel de dilution avec des gaz brulés résiduels dans la chambre est ainsi augmenté, ce qui se traduit directement par un gain en consommation.

On connaît des systèmes pour la génération de tumble variable , notamment des systèmes mécaniques obturation partielle du conduit (boisseau déflecteur ou plaques de séparation horizontales dans le conduit, insérées ou non à la coulée). L'avantage du tumble variable , par rapport au tumble fixe , est de pouvoir contrôler le niveau d'aérodynamisme à l'admission, en fonction des phases de fonctionnement du moteur, pour optimiser ses prestations. Un tel système peut par exemple être désactivé en pleine charge à haut régime, pour bénéficier d'une perméabilité maximale dans le conduit. La présente invention a pour but de faciliter simultanément la vaporisation d'un carburant injecté dans le conduit d'admission d'un moteur à allumage commandé, et le contrôle du niveau aérodynamisme structuré dans celui- ci. Dans ce but, elle propose un dispositif comprenant au moins un élément de déviation et/ou de séparation chauffant du flux d'air d'admission, apte à générer dans le flux d'air d'admission traversant le conduit un mouvement d'aérodynamisme structuré, tout en chauffant le carburant injecté dans le conduit. De préférence, le jet de carburant injecté est orienté directement sur l'élément de déviation et/ou de séparation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1A et 1B illustrent un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre un second mode de réalisation, et - la figure 3 illustre un troisième mode de réalisation de celle-ci.

Sur les figures 1A et 1B, on a représenté en coupe un conduit d'admission 1 dans une culasse 2 de moteur à allumage commandé. Apparaissent sur le schéma, la soupape 3 associée au conduit 1 et sa tige 3b, ainsi que l'injecteur de carburant 4 dans le conduit 1. Le conduit renferme en outre une plaque 6 de séparation génératrice de tumble La plaque 6 est reliée à un système de chauffage 7. La plaque 6 appartient au dispositif de vaporisation et de génération d'aérodynamisme dans le conduit d'admission, qui est proposé. Elle constitue un élément de déviation et/ou de séparation chauffant du flux d'air d'admission, apte à générer dans le flux d'air d'admission traversant le conduit, un mouvement d'aérodynamisme structuré, tout en chauffant le carburant injecté dans le conduit. Comme indiqué sur ces schémas, le jet de carburant injecté 5 est orienté directement sur la plaque chauffante 6 de séparation 6, qui s'étend dans la direction longitudinale du conduit, selon un plan orthogonal au plan de symétrie vertical de celui-ci. Le carburant injecté vient impacter la plaque 6, génératrice de tumble .

Le dispositif proposé assure simultanément la vaporisation du carburant, et la génération d'aérodynamisme dans le conduit. Sur les figures 1A et 1B, il comprend en plus un volet d'orientation 8, réglable en position à l'intérieur du conduit 1, de manière à faire varier le niveau d'aérodynamisme structuré dans celui-ci. Le dispositif est donc composé, d'une part de la plaque de séparation fixe chauffante 6, génératrice de tumble s'étendant dans la direction longitudinale du conduit, selon un plan orthogonal au plan de symétrie vertical de celui-ci, sur laquelle est orienté le jet de carburant 5, et d'autre part d'un volet 8, réglable de manière à faire varier le niveau d'aérodynamisme structuré du mélange air carburant.

Le volet 8 pivote entre une première position de fermeture (figure 1A), où il est plaqué contre la paroi la du conduit sans avoir d'effet sur l'aérodynamisme du conduit, et une position d'ouverture (figure 1B) où il impacte le flux d'air d'admission de manière à accroître le niveau d'aérodynamisme structuré de celui-ci. En position d'ouverture (figure 1B), le volet 8 oriente le flux d'air du côté de la plaque de séparation 6 faisant face au jet de carburant 5. Sur la figure 2, le jet de carburant 5 est dirigé sur le volet réglable, relié au système de chauffage 7, de manière à constituer lui-même l'élément chauffant. Dans ce mode de réalisation, il n'y a donc pas de plaque de séparation longitudinale, mais seulement un élément de déviation chauffant 8. Le volet 8 est responsable, à lui- seul, du tumble dans le conduit. Il est représenté en position d'ouverture. Toutefois, comme dans l'exemple précédent, il permet de faire varier le niveau de tumble , en pivotant entre sa position d'ouverture maximale (orthogonale à l'axe du conduit), où il impacte le flux d'air d'admission, et une deuxième position de fermeture (non représentée), où il est plaqué contre la paroi la. Dans cette deuxième position, il n'a pas d'effet sur l'aérodynamisme du conduit, mais il assure cependant la vaporisation du carburant projeté sur lui, lorsqu'il est chauffé. Enfin, le schéma de la figure 3, illustre un troisième mode de réalisation, dans lequel les deux conduits d'admission 1 d'un cylindre 9 possèdent chacun une plaque de séparation fixe 6 s'étendant dans la direction longitudinale du conduit. Toutefois, à la différence du premier mode de réalisation décrit, les plaques 6 sont orientées selon le plan de symétrie vertical des conduits. Comme sur les figures 1A et 1B, les plaques de séparation, reliées à leurs systèmes de chauffage 7, sont les éléments chauffants du dispositif, et génèrent un mouvement de tumble dans le conduit. Dans les trois modes de réalisation non limitatifs décrits ci-dessus, on utilise un système d'aérodynamisme variable, ou non (plaque, et/ou volet de tumble ) en association avec un système chauffant. Cette association permet d'optimiser les deux fonctions d'aérodynamisme variable, et vaporisation du carburant. L'épaisseur de la plaque, doit être suffisante pour résister aux températures atteintes pour la vaporisation du carburant, avec les réserves suivantes : elle ne doit pas dégrader les performances du moteur (perméabilité du conduit), et son inertie thermique doit rester aussi faible que possible. De préférence, on chauffe, la plaque ou le volet, lors des démarrages à froid. Le carburant est alors projeté sur une plaque ou un volet chaud, qui favorise sa vaporisation. Simultanément, si les conditions de fonctionnement du moteur le justifient, le volet oriente le flux d'air mélangé au carburant vaporisé dans le conduit, de manière à générer le niveau de tumble souhaité. A l'inverse, avec le volet replié, on favorise la perméabilité du conduit. Cette association permet un gain en tumble et en perméabilité dans le conduit, selon les circonstances, tout en assurant la vaporisation du carburant indispensable au bon fonctionnement du moteur flexfuel . L'association des moyens de guidage du flux d'air et de vaporisation du carburant, est particulièrement bénéfique dans le cas de l'éthanol. Elle permet en particulier de se passer d'un dispositif de préchauffage de l'éthanol en amont du conduit, tout en optimisant simultanément le mélange du carburant dans le flux d'air, et le niveau d'aérodynamisme de celui-ci.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de vaporisation et de génération d'aérodynamisme dans un conduit d'admission (1) de moteur à allumage commandé, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de déviation et/ou de séparation chauffant (6, 8) du flux d'air d'admission, apte à générer dans le flux d'air d'admission traversant le conduit (1) un mouvement d'aérodynamisme structuré, tout en chauffant le carburant injecté dans le conduit.
2. Dispositif de vaporisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet de carburant injecté (5) est orienté sur l'élément de déviation et/ou de séparation (6, 8).
3. Dispositif de vaporisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de séparation (6) est une plaque fixe s'étendant dans la direction longitudinale du conduit (1), selon le plan de symétrie vertical de celui-ci.
4. Dispositif de vaporisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément chauffant est constitué par la plaque de séparation verticale (6).
5. Dispositif de vaporisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de séparation est une plaque fixe (6) s'étendant dans la direction longitudinale du conduit (1), selon un plan orthogonal au plan de symétrie vertical du conduit.
6. Dispositif de vaporisation de carburant selon la revendication 1, 2 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un volet d'orientation (8) réglable en position à l'intérieur du conduit (1), de manière à faire varier le niveau d'aérodynamisme structuré dans celui-ci.
7. Dispositif de vaporisation selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il est composé d'une plaque deséparation fixe chauffante (6) s'étendant dans la direction longitudinale du conduit, selon un plan orthogonal au plan de symétrie vertical de celui-ci, sur laquelle est orienté le jet de carburant (5), et d'un volet (8) réglable de manière à faire varier le niveau d'aérodynamisme structuré du mélange air carburant.
8. Dispositif de vaporisation de carburant selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le volet (8) pivote entre une première position de fermeture, où il est plaqué contre une paroi (la) du conduit sans avoir d'effet sur l'aérodynamisme du flux d'air d'admission, et une position d'ouverture où il impacte le flux d'air d'admission de maniere a accroître le niveau d'aérodynamisme structuré de celui-ci.
9. Dispositif de vaporisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le volet (8) oriente le flux d'air du côté de la plaque de séparation (6) faisant face au jet de carburant (5).
10. Dispositif de vaporisation selon la revendication 20 6, caractérisé en ce que le jet de carburant est dirigé sur le volet réglable.