D'INJECTION DE COMBUSTIBLE DANS UNE CHAMBRE DE

COMBUSTION D'UN TEL MOTEUR

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte de façon générale au domaine de l'injection de combustible dans les moteurs Diesel à injection directe, en particulier dans les moteurs Diesel de véhicules automobiles.

Plus précisément, elle concerne les moteurs Diesel à injection directe ainsi que les procédés d'injection de combustible susceptibles de palier aux problèmes de pollution causés par la communication entre la chambre de combustion prévue dans une partie supérieure d'un piston, et les embrèvements de soupapes pratiqués sur une surface supérieure de celui-ci.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

De l'art antérieur, il est connu que la communication entre la chambre de combustion d'un moteur Diesel à injection directe et les embrèvements de soupapes présents sur une surface supérieure d'un piston définissant cette chambre, conduit à une combustion se développant plus tôt et plus vite dans la zone de chasse, zone confinée où il s'ensuit une production de suies plus importante.

Afin de limiter ce phénomène, il a été proposé de remonter les soupapes dans la culasse dans le but d'éviter la communication physique entre le bol

de la chambre de combustion, et la zone de chasse des embrèvements .

Néanmoins, si cette technique s'avère relativement satisfaisante en termes de compromis performance/dépollution obtenu, la fabrication d'un tel moteur peut être sujette à des problèmes de faisabilité, en raison de la nécessité de prévoir le retrait des soupapes à l'intérieur même de la culasse de ce moteur, ou bien de reconcevoir une culasse de géométrie appropriée.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

L'invention a donc pour but de proposer un moteur Diesel à injection directe ainsi qu'un procédé d'injection de combustible remédiant au problème de faisabilité mentionné ci-dessus, tout en permettant de limiter la production de suies au niveau des embrèvements de soupapes .

Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un moteur Diesel à injection directe comprenant un cylindre dans lequel coulisse un piston définissant une chambre de combustion dans sa partie supérieure, ce piston présentant une pluralité d'embrèvements de soupapes pratiqués dans une surface supérieure de celui-ci et répartis autour de la chambre de combustion, le moteur comportant en outre une culasse dans laquelle est situé un injecteur de combustible destiné à projeter contre une surface latérale de la chambre de combustion, à un instant t donné, un premier jet de combustible orienté vers l'un des embrèvements ainsi qu'un second jet de combustible orienté vers un secteur inter-embrèvements situé entre

deux embrèvements directement consécutifs. La surface latérale de la chambre de combustion est destinée à être impactée par le premier jet de combustible jusqu'à une hauteur Zl de cette surface latérale, considérée selon un axe longitudinal du piston, et destinée à être impactée par le second jet de combustible jusqu'à une hauteur Z2 considérée selon ce même axe. Selon l'invention, l'injecteur est réalisé et positionné de telle sorte que la hauteur Zl soit strictement inférieure à la hauteur Z2.

Ainsi, il est globalement à comprendre que l'invention se propose de réduire la communication entre les embrèvements de soupapes et la zone où se produit effectivement la combustion, en abaissant le/les jets de combustible orientés vers les embrèvements. En effet, ce/ces premiers jets de combustible sont rabattus vers l'intérieur de la chambre de combustion par rapport aux seconds jets précités pour que le combustible projeté contre la surface latérale de cette chambre n'atteigne pas, ou qu'en quantité très limitée, ces embrèvements situés sur la surface supérieure du piston. Par conséquent, cette spécificité de l'invention permet avantageusement d'éviter ou de limiter fortement la production de suies au niveau des embrèvements, où la combustion est habituellement réputée moins complète.

Par ailleurs, il est noté que l'impact du/des seconds jets de combustible précités peut être maintenu à une hauteur plus importante de la surface latérale de la chambre de combustion, où celle-ci dispose d'une géométrie spécialement adaptée pour créer

des turbulences intenses au sein de cette chambre, ces turbulences étant recherchées pour favoriser la combustion, dans le but d'augmenter les performances du moteur. En outre, l'invention a également pour objet un procédé d'injection de combustible susceptible d'être mis en œuvre par un tel moteur, c'est-à-dire un procédé d'injection de combustible dans une chambre de combustion de moteur diesel à injection directe pratiquée dans une partie supérieure d'un piston coulissant dans un cylindre, le piston présentant une pluralité d'embrèvements de soupapes pratiqués dans une surface supérieure de celui-ci et répartis autour de la chambre de combustion, le moteur comportant en outre une culasse dans laquelle est situé un injecteur de combustible, ce procédé consistant à projeter contre une surface latérale de la chambre de combustion, à un instant t donné, un premier jet de combustible orienté vers l'un des embrèvements ainsi qu'un second jet de combustible orienté vers un secteur inter-embrèvements situé entre deux embrèvements directement consécutifs, de sorte que la surface latérale de la chambre de combustion soit impactée par le premier jet de combustible jusqu'à une hauteur Zl de cette surface latérale, considérée selon un axe longitudinal du piston, et soit impactée par le second jet de combustible jusqu'à une hauteur Z2 considérée selon ce même axe. Selon l'invention, le procédé est mis en œuvre de telle sorte que la hauteur Zl soit strictement inférieure à la hauteur Z2.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;

- la figure 1 représente une vue partielle en coupe longitudinale d'un moteur Diesel à injection directe selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, cette vue correspondant également à une vue en coupe prise le long de la ligne I-I de la figure 2 ; et

- la figure 2 représente une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ

En référence conjointement aux figures 1 et 2, on peut apercevoir une partie d'un moteur Diesel 1 à injection directe selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Ce moteur 1 comporte un cylindre 2 dans lequel peut coulisser un piston 4 d'axe longitudinal 6, ce piston 4 définissant dans sa partie supérieure une chambre de combustion 8 présentant une surface latérale 10. Dans ce mode de réalisation préféré, le piston 4 est disposé verticalement, impliquant que son axe longitudinal 6 coïncide avec une direction verticale (non représentée) .

A cet égard, il est noté que la surface latérale 10 de la chambre de combustion 8 présente une forme classique et connue de l'homme du métier.

Plus précisément, dans ce mode de réalisation préféré de la présente invention, la surface latérale 10 est une surface de révolution autour de l'axe 6 du piston 4. De plus, comme cela est visible sur la figure 1, cette surface 10 présente une partie circonférentielle supérieure 12 faisant saillie vers l'intérieur de la chambre 8 par rapport à une partie circonférentielle centrale 14 de cette surface latérale 10, la partie 14 étant située de façon adjacente au-dessous de la partie circonférentielle supérieure 12. Il est noté que dans d'autres modes de réalisation préférés, la partie circonférentielle supérieure 12, également appelée lèvre, pourrait naturellement être supprimée, sans sortir du cadre de l'invention.

Toujours en référence à cette figure 1, on peut voir que la partie circonférentielle supérieure 12 de la surface latérale présente une courbure vers l'intérieur de la chambre de combustion, cette forme étant retenue dans le but de créer des turbulences intenses au sein du combustible venant percuter cette courbure. En outre, elle s'étend à partir d'une hauteur Z4 de la surface latérale considérée selon l'axe longitudinal 6 du piston 10, jusqu'à une surface supérieure 16 du piston 4. Il est noté que cette hauteur Z4, ainsi que toutes les autres hauteurs qui seront énoncées ci-après, sont indiquées sur un axe z parallèle à l'axe 6 et qui a été déporté pour des raisons de clarté, et dont l'origine peut par exemple être le bas du piston 4 (non représenté) .

De cette façon, il est à comprendre que la hauteur Z4 de la surface latérale 10 correspond à une hauteur où en demi-section longitudinale telle que celle visible sur la figure 1, la ligne correspondant à cette surface 10 présente un point d'inflexion 18. En effet, la partie circonférentielle centrale 14 s 'étendant vers le bas à partir de cette hauteur Z4, et donc vers le bas à partir du point 18, présente une courbure vers l'extérieur de la chambre de combustion 8.

A titre indicatif, on peut considérer que cette partie circonférentielle centrale 14 s'étend vers le bas jusqu'à une hauteur Z5 de la surface 10, correspondant à une hauteur ou en demi-section longitudinale telle que celle visible sur la figure 1, la ligne correspondant à cette surface 10 présente un point 20 aligné au point d'inflexion 18 précité dans la direction de l'axe 6 du piston 4.

Toujours de façon connue, la surface latérale 10 est raccordée à son extrémité inférieure, c'est-à-dire au niveau de l'extrémité inférieure de la partie circonférentielle centrale 14, à une surface de fond 22 présentant de préférence une forme sensiblement conique et arrondie, orientée selon l'axe 6 avec la pointe arrondie du cône agencée vers le haut. Ici encore, la surface de fond 22 est une surface de révolution autour de cet axe 6 du piston 4.

Le moteur 1 comprend également un injecteur de combustible 24 monté dans une culasse 26, cet injecteur 24 étant préférentiellement agencé de façon à ce que son axe longitudinal 28 soit confondu avec l'axe

6 du piston 4. Néanmoins, il est noté que l'invention ne se limite pas aux cas où l'axe longitudinal 6 du piston 4 est confondu ou parallèle à l'axe longitudinal

28 de l'injecteur 24. D'autre part, sur la surface supérieure 16 du piston 4, il est prévu des embrèvements de soupapes

30 assimilables à des empreintes de forme circulaire tronquée par la chambre de combustion 8, et réparties autour de cette dernière. Comme on peut le voir sur la figure 2, la surface supérieure 16 dispose par exemple de quatre embrèvements 30 répartis de façon uniforme autour de l'axe 6, la présence de ces embrèvements 30 entraînant des évidements 32 dans l'extrémité supérieure de la partie circonférentielle supérieure 12 mentionnée ci-dessus, comme cela est le mieux visible sur la figure 1.

Les embrèvements 30 sont de préférence identiques et présentent chacun un fond 36 situés dans un même plan perpendiculaire aux axes 6 et 28, chaque fond 36 se situant alors à une hauteur Z3 de la surface latérale considérée selon ce même axe 6, cette hauteur Z3 étant naturellement supérieure à la hauteur Z4 indiquées précédemment. Bien entendu, comme cela est connu de l'homme du métier, il aurait également été possible de prévoir des embrèvements de profondeurs différentes pour les soupapes d'admission et d'échappement, sans sortir du cadre de l'invention.

A titre indicatif, il est précisé que la hauteur Z3 correspond à une hauteur où en demi-section longitudinale telle que celle visible sur la figure 1, la ligne correspondant à cette surface 10 présente un

point 38 situé plus haut que le point (non référencé) situé le plus intérieur de cette partie circonférentielle supérieure 12.

De plus, entre ces évidéments 32, et plus précisément entre deux embrèvements 30 directement consécutifs, la partie circonférentielle supérieure 12 présente des secteurs inter-embrèvements 34 pour lesquels la surface latérale 10 n'est aucunement évidée. En référence plus spécifiquement à la figure 2, on peut voir que l'injecteur 24 est destiné à projeter, à un instant t donné et connu de l'homme du métier, au moins un premier jet de combustible 40 contre la surface latérale 10 et orienté vers un embrèvement 30, ainsi qu'au moins un second jet de combustible 42 contre la surface latérale 10 et orienté vers un secteur inter-embrèvements 34. De façon préférée, l'injecteur 24 est conçu pour projeter plusieurs premiers jets 40 ainsi que plusieurs seconds jets 42, le nombre de ces jets 40, 42 étant adapté en fonction des besoins rencontrés .

Sur la figure 1 montrant l'un des premiers jets de combustible 40 ainsi que l'un des seconds jets de combustible 42, on peut tout d'abord apercevoir que l'injecteur 24 est monté de façon à ce que la surface latérale 10 soit impactée par le premier jet de combustible 40 jusqu'à une hauteur Zl de cette surface latérale, toujours considérée selon l'axe 6. En d'autres termes, si l'on assimile le jet 40 à une pluralité de faisceaux de combustible tel que cela est représenté schématiquement sur la figure 1, alors il

est à comprendre que le faisceau le plus supérieur 44, en section longitudinale, impacte la partie circonférentielle 12 à la hauteur Zl, qui est de préférence strictement inférieure à Z3 dans le but d'éviter le mieux possible la communication physique entre le bol de la chambre de combustion 8, et la zone de chasse des embrèvements 30.

En outre, le montage de l'injecteur 24 est tel que la surface latérale 10 est impactée par le second jet de combustible 42 jusqu'à une hauteur Z2 de cette surface latérale considérée selon l'axe 6. Ici encore, si l'on assimile le jet 42 à une pluralité de faisceaux de combustible tel que cela est représenté schématiquement sur la figure 1, alors il est à comprendre que le faisceau le plus supérieur 46, en section longitudinale, impacte la partie circonférentielle 12 à la hauteur Z2 qui est strictement supérieure à Zl, et éventuellement strictement supérieure à Z3. Ainsi, dans le mode de réalisation préféré décrit, il est à comprendre que la hauteur Z2 de la surface latérale 10 correspond à une hauteur où en demi-section longitudinale telle que celle visible sur la figure 1, la ligne correspondant à cette surface 10 présente un point 48 situé plus haut que le point 38. De plus, il est rajouté que la hauteur Zl correspond à une hauteur où en demi-section longitudinale telle que celle visible sur la figure 1, la ligne correspondant à cette surface 10 présente un point 50 situé plus bas que les points 38 et 48.

Néanmoins, il serait tout à fait possible de prévoir que la hauteur Z3 soit supérieure à la hauteur Z2, sans sortir du cadre de l'invention.

La particularité de l'invention peut également ressortir de la constatation que pour le moteur 1 présenté ci-dessus, où l'injecteur 24 et le piston 4 sont coaxiaux, un angle aigu al entre le faisceau le plus supérieur 44 du jet 40 et l'axe 6 est strictement inférieur à un angle aigu a2 entre le faisceau le plus supérieur 46 du jet 42, et ce même axe 6.

Il est indiqué que pour chacun des deux jets de combustible 40, 42, le faisceau le plus bas peut éventuellement impacter la partie circonférentielle centrale 14 de la surface latérale 10, c'est-à-dire impacter cette dernière au-dessous de la hauteur Z4 et du point d'inflexion 18.

Enfin, il est à comprendre que l'ensemble des premiers jets de combustible 40 sortant de l'injecteur 24 à l'instant t donné sont destinés à se présenter sous la forme qui vient d'être décrite pour le jet 40 de la figure 1, de la même façon que l'ensemble des seconds jets de combustible 42 sortant de l'injecteur 24 sont destinés à se présenter sous la forme qui vient d'être décrite pour le jet 42 de cette même figure. Aussi, dans le cas non représenté où les embrèvements sont pratiqués à des hauteurs différentes, il est noté que les jets 40 peuvent naturellement différer les uns des autres, toujours afin d'éviter ou de limiter fortement la production de suies au niveau ces embrèvements .

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier au moteur

Diesel 1 à injection directe qui vient d'être décrit, uniquement à titre d'exemple non limitatif. A cet égard, il est par exemple noté que le moteur 1 peut comprendre une pluralité d'ensembles piston/cylindre tels que celui décrit en référence aux figures 1 et 2 , chaque ensemble étant alors associé à un injecteur différent.