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Title:
FUEL INJECTION DEVICE FOR MOTOR VEHICLE DIRECT INJECTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/069973
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a fuel injection device for a motor vehicle direct injection engine comprising at least one direct injector (20) for atomizing said fuel in a combustion chamber of said engine. The fuel injection device further comprises a low-pressure pump (6) for pressurizing said fuel, means for electrifying said pressurized fuel, said electrifying means being incorporated into said at least one direct injector (20), said electrified pressurized fuel being atomized in said combustion chamber as it passes through at least one injection orifice of said at least one direct injector (20).

Inventors:
PICRON, Vanessa (12 rue de l'Hermitage, Pontoise, F-95300, FR)
POTTEAU, Sébastien (14 Sentes des petites terres, Triel sur Seine, F-78510, FR)
CASTEL, Jonathan (13 rue Montgallet, Paris, F-75012, FR)
Application Number:
EP2009/067222
Publication Date:
June 24, 2010
Filing Date:
December 15, 2009
Export Citation:
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Assignee:
VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR (14 avenue des Béguines, BP 68532, Cergy Pontoise, F-95892, FR)
PICRON, Vanessa (12 rue de l'Hermitage, Pontoise, F-95300, FR)
POTTEAU, Sébastien (14 Sentes des petites terres, Triel sur Seine, F-78510, FR)
CASTEL, Jonathan (13 rue Montgallet, Paris, F-75012, FR)
International Classes:
F02M27/04; B05B5/16; F02M51/02; B05B5/053; F02M57/06; H01T13/46; H01T13/50
Foreign References:
US20040149256A12004-08-05
US5297738A1994-03-29
EP1460260A22004-09-22
US3712275A1973-01-23
EP1662113A22006-05-31
US5695328A1997-12-09
Attorney, Agent or Firm:
DE LAMBILLY, Marie-Pierre (14 avenue des Béguines, Cergy Pontoise, F-95892, FR)
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Claims:
R E V E N D I C A T I O N S

1. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile comportant au moins un injecteur direct (20) pour la pulvérisation dudit carburant dans une chambre de combustion dudit moteur, ledit dispositif d'injection de carburant étant caractérisé en ce qu'il comporte : - une pompe basse pression (6) pour la mise sous pression dudit carburant ; des moyens pour électriser ledit carburant sous pression, lesdits moyens pour électriser étant intégrés audit au moins un injecteur direct (20) ; ledit carburant électrisé sous pression étant atomisé dans ladite chambre de combustion lors du passage au travers d'au moins un orifice d'injection (28) dudit au moins un injecteur direct (20).

2. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite pompe basse pression (6) est une pompe à engrenage ou une pompe à piston.

3. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que lesdits moyens pour électriser ledit carburant sont formés par une électrode.

4. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lesdits moyens pour électriser ledit carburant sont alimentés par une source d'alimentation en tension (50).

5. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite source d'alimentation en tension (50) est formée par un circuit RLC résonant.

6. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que ladite source d'alimentation en tension (50) délivre une tension de crête supérieure ou égale à 10kV.

7. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ladite source d'alimentation en tension (50) délivre une tension de crête comprise entre 30 et 4OkV.

8. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'allumage (40, 75) pour la combustion dudit carburant dans ladite chambre de combustion.

9. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit moyen d'allumage (75) est intégré dans ledit au moins un injecteur direct (20).

10. Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 8 à 9 caractérisé en ce que ledit moyen d'allumage (40, 75) est formé par une bougie à plasma ou une bougie multi-étincelles.

1 1 . Dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que lesdits moyens pour électriser ledit carburant et ledit moyen d'allumage (40, 75) sont alimentés par ladite source haute tension (50).

12. Système caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électrique (5) et un dispositif (10) d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'une des revendications 1 à 1 1 , ladite pompe basse pression (6) dudit dispositif d'injection étant alimentée par ledit moteur électrique (5).

Description:
DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT POUR MOTEUR A INJECTION DIRECTE DE VEHICULE AUTOMOBILE.

La présente invention concerne un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile.

L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans l'injection directe d'essence d'un moteur à combustion.

Il est connu que des dispositifs d'injection comportant des injecteurs de carburant pour moteur à injection directe comportent une buse pourvue d'au moins un orifice d'injection agencé à une extrémité de lïnjecteur de façon à pulvériser le carburant à l'intérieur d'une chambre à combustion sous forme de fines gouttelettes.

Il est également connu que de tels injecteurs fonctionnent à des pressions d'injection de plus en plus élevées et qu'ils présentent des orifices d'injection dont les diamètres sont de plus en plus faibles dans le but de générer des gouttelettes de carburant de petit diamètre afin d'obtenir une meilleure pulvérisation du carburant.

Ainsi, ces gouttelettes de carburant de faibles diamètres pulvérisées améliorent sensiblement le mélange air-carburant dans la chambre de combustion, et permettent par conséquent d'assurer des réactions de combustion satisfaisantes à l'intérieur de ces mêmes chambres de combustion.

Cependant, la conception connue des dispositifs d'injection décrits précédemment nécessite l'utilisation de pompes performantes de coût élevé afin d'obtenir des pressions d'injection suffisamment importantes.

De plus, il est connu que ces pompes haute pression sont entraînées par le moteur thermique par couplage mécanique au moyen d'une courroie ou encore d'un arbre à came du moteur afin de fournir des niveaux de pression requis.

De ce fait, lors des phases de démarrage du moteur, notamment pendant les premiers tours du moteur, les pompes haute pression ne peuvent fournir une pression suffisamment importante permettant d'obtenir une pulvérisation efficace du carburant dans la chambre de combustion du moteur. Dès lors, au cours des premiers tours du moteur, le véhicule rejette en grande quantité des hydrocarbures non brûlés, les hydrocarbures non brûlés étant responsables d'une pollution excessive du véhicule.

Dans ce contexte, l'invention vise à fournir un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile permettant de s'affranchir de l'utilisation de pompes haute pression de coût élevé tout en assurant une meilleure combustion du carburant lors des phases de démarrage du moteur.

A cette fin, l'invention propose un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile comportant au moins un injecteur direct pour la pulvérisation dudit carburant dans une chambre de combustion dudit moteur, ledit dispositif d'injection de carburant étant caractérisé en ce qu'il comporte : une pompe basse pression pour la mise sous pression dudit carburant ; des moyens pour électriser ledit carburant sous pression, lesdits moyens pour électriser étant intégrés audit au moins un injecteur direct ; ledit carburant électrisé sous pression étant atomisé dans ladite chambre de combustion lors du passage au travers d'au moins un orifice d'injection dudit au moins un injecteur direct.

On entend par pompe basse pression, une pompe fournissant une pression inférieure à 100 bars.

On entend par atomiser, l'action de réduire un liquide en fines particules ; le diamètre des particules étant sensiblement compris entre 10 et 30 micromètres.

Ainsi, l'injecteur de carburant selon l'invention permet de pulvériser ou d'atomiser sous la forme de fines gouttelettes du carburant électrisé dans la chambre de combustion du moteur. L'électrisation du carburant crée ainsi des forces électrostatiques au sein du carburant contribuant à la pulvérisation efficace du carburant, notamment par la répulsion des forces électrostatiques des gouttelettes de carburant avec la formation d'un jet de carburant sous la forme d'une brume formée de fines gouttelettes.

De ce fait, il n'est plus indispensable de disposer d'une pompe haute pression pour la compression du carburant dans le circuit d'injection du dispositif ainsi que pour l'obtention d'une pulvérisation du carburant autorisant de hautes performances moteur. L'utilisation d'un injecteur de carburant électrostatique combiné à l'utilisation d'une pompe basse pression permet désormais d'obtenir une pulvérisation du carburant de qualité.

De plus, l'utilisation d'une pompe basse pression permet de s'affranchir de l'utilisation du moteur thermique comme source d'alimentation de la pompe de compression du carburant, réduisant ainsi les coûts de réalisation d'un dispositif d'injection direct de carburant et augmentant l'efficacité du moteur lors des phases de démarrage.

Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- ladite pompe basse pression est une pompe à engrenage ou une pompe à piston ; - lesdits moyens pour électriser ledit carburant sont formés par une électrode ;

- lesdits moyens pour électriser ledit carburant sont alimentés par une source d'alimentation en tension ;

- ladite source d'alimentation en tension est formée par un circuit RLC résonant ;

- ladite source d'alimentation en tension délivre une tension de crête supérieure ou égale à 1 OkV ; - ladite source d'alimentation en tension délivre une tension de crête comprise entre 30 et 4OkV ;

- ledit dispositif comporte un moyen d'allumage pour la combustion dudit carburant dans ladite chambre de combustion ; - ledit moyen d'allumage est intégré dans ledit au moins un injecteur direct ;

- ledit moyen d'allumage est formé par une bougie à plasma ou une bougie multi-étincelles ;

- lesdits moyens pour électriser ledit carburant et ledit moyen d'allumage sont alimentés par ladite source de tension.

L'invention a également pour objet un système comportant un moteur électrique et un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'invention, ladite pompe basse pression dudit dispositif d'injection étant alimentée par ledit moteur électrique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

- la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'injection de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'invention ;

- la figure 2 est un schéma de principe illustrant un premier mode de réalisation d'un injecteur direct d'un dispositif d'injection selon l'invention ;

- la figure 3 est un schéma de principe illustrant un second mode de réalisation d'un injecteur direct d'un dispositif d'injection selon l'invention.

Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence sauf précision contraire.

La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'injection 10 de carburant pour moteur à injection directe de véhicule automobile selon l'invention.

Le dispositif d'injection 10, selon l'invention, est un dispositif d'injection directe de carburant préférentiellement de type essence mais l'invention est également applicable pour l'injection directe d'un carburant de type diesel.

Le dispositif d'injection 10 comporte un rail 2 pour le stockage du carburant sous pression, le rail 2 étant relié à quatre injecteurs directs 20, chacun des injecteurs directs 20 dosant et pulvérisant le carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à injection directe. Typiquement, un dispositif d'injection comporte autant d'injecteurs directs que le moteur comporte de cylindres et par conséquent de chambres de combustion.

Le rail 2 est alimenté en carburant par un réservoir 4, le carburant étant mis sous pression au moyen d'une pompe basse pression 6 avant son injection dans le rail 2. Un capteur de pression 3 permet de vérifier à tout moment la pression du carburant à l'intérieur du rail 2 afin de garantir une pression de carburant sensiblement constante pour l'alimentation des injecteurs directs 20. Les injecteurs directs 20 sont formés d'une buse située à une des extrémités des injecteurs dans laquelle des orifices d'injection de faibles diamètres sont agencés de façon à permettre une pulvérisation du carburant sous pression dans les chambres de combustion du moteur sous la forme d'un jet liquide de carburant sous forme d'une brume de fines gouttelettes. Le nombre d'orifices d'injection d'un injecteur, tel que représenté, varie classiquement entre cinq et douze, voire plus ; ces orifices d'injection étant espacés de façon régulière.

Les injecteurs directs 20 intègrent également des moyens pour électriser le carburant sous pression provenant du rail 2 avant sa pulvérisation à travers les orifices de la buse de l'injecteur.

Les moyens pour électriser le carburant permettent d'injecter des charges électrostatiques dans le carburant en utilisant des tensions de plusieurs kilovolts et de faibles intensités dans le but d'électriser le flux de carburant traversant les injecteurs directs 20. L'électrisation du carburant crée ainsi des forces électrostatiques au sein du liquide contribuant à la pulvérisation efficace du carburant à travers les orifices de la buse et à la formation de très fines gouttelettes à la sortie de l'injecteur 20, les fines gouttelettes ayant tendance à se repousser les unes des autres.

Ainsi l'utilisation de cette énergie supplémentaire, par électrisation du carburant, permet de réduire significativement la pression à fournir par les pompes nécessaire pour atteindre les performances attendues avec une pulvérisation de carburant et notamment de l'essence. Ceci se traduit par une réduction significative de la pression du carburant nécessaire dans le rail 2 et dans les injecteurs directs 20.

Dès lors que les besoins en pression pour la pulvérisation du carburant sont réduits, la pompe haute pression d'une conception connue de dispositif d'injection directe, est remplacée par la pompe basse pression 6 qui est une pompe de type à engrenage ou de type à piston, selon la pression requise. L'entrainement de la pompe basse pression est réalisé au moyen d'un moteur électrique 5 permettant d'alimenter la pompe basse pression indépendamment du moteur thermique. En effet, les pompes haute pression d'une conception de dispositif d'injection directe connue sont couplées en couplage constant avec le moteur thermique, ce qui nécessite généralement de disposer de solutions complexes pour le découplage dans les hauts régimes moteur. De plus, lors des phases de démarrage du moteur, le moteur électrique 5 permet d'alimenter la pompe basse pression 6 instantanément, de façon à fournir une pression de carburant dans le rail 2 suffisamment élevée afin d'obtenir une bonne pulvérisation du carburant dès les premiers tours du moteur, limitant ainsi le rejet de composants polluants et garantissant une bonne combustion du carburant.

Typiquement la pompe basse pression 6, selon l'invention, fournie une pression inférieure à 100 bars.

Préférentiellement, la pompe basse pression 6 est, par exemple, une pompe à engrenage permettant de fournir une pression de l'ordre de 20 à 30 bars. Pour des pressions supérieures à 30 bars, la pompe basse pression 6 est préférentiellement une pompe à piston. Selon un mode préférentiel de l'invention, le dispositif d'injection 10 comporte un retour 7 de pression couplé à une électrovanne (non représentée) disposé entre le rail 2 et la pompe basse pression 6 permettant ainsi de garantir une pression constante de carburant à l'intérieur du rail 2. Pour cela, la pompe basse pression 6 est alimentée de façon à produire une pression supérieure à la pression nécessaire pour la pulvérisation du carburant en prenant en compte les débits de fuite occasionnés par les injecteurs directs 20. Le retour 7 de pression permet alors de créer un débit de fuite supplémentaire calibré de façon à garantir une pression sensiblement constante du carburant dans le rail 2.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est possible de d'affranchir de l'utilisation d'un retour 7 de pression en pilotant le moteur électrique de façon à garantir une pression constante dans le rail 2 en tenant compte des débits de fuite occasionnés par les injecteurs directs 20. La figure 2 est schéma de principe illustrant un injecteur de carburant électrostatique d'un dispositif d'injection directe selon l'invention.

L'injecteur 20 comporte une buse 21 pourvue d'une extrémité d'injection 23 se présentant sous la forme d'une portion cylindrique 25, prolongée par une portion conique 26. La portion conique 26 comporte des orifices d'injections 28 de formes cylindriques dont le nombre varie classiquement entre cinq et douze, et dont deux orifices d'injections 28 sont représentés sur la figure 2.

Chaque orifice d'injection 28 traverse la portion conique 26 de façon à déboucher d'une part à l'extérieure de la buse 21 , et d'autre part dans un espace intérieur défini par la buse 21.

L'injecteur 20 comporte également une aiguille 22 apte à doser le carburant entrant dans la chambre de combustion. L'aiguille 22 est agencée à l'intérieur de l'espace créé par la portion cylindrique 25 selon un axe 24 correspondant également à un axe principal longitudinal de la buse 21 et plus généralement de l'injecteur 20.

L'aiguille 22 comporte une extrémité 31 de forme conique de sorte que lorsqu'elle est abaissée, une partie de la surface extérieure de l'extrémité 31 épouse une partie de la surface intérieure de la portion conique 26 de sorte qu'elle obstrue les orifices d'injections 28. L'aiguille 22 est commandée en déplacement au moyen d'un dispositif de type piezzo ou encore à solénoïde. Lorsque les orifices d'injections 28 sont obstrués, lïnjecteur 20 se trouve alors dans une phase de fermeture. Cette phase de fermeture peut ensuite être suivie d'une phase d'ouverture de lïnjecteur 20 dans laquelle l'aiguille 22 coulisse vers le haut de lïnjecteur 20 selon l'axe 24.

Le carburant circule à l'intérieur de lïnjecteur 20, dans un espace libre 30 sensiblement de forme annulaire situé entre la buse d'injection 21 et l'aiguille 22, selon une direction principale d'écoulement, représentée schématiquement par une flèche, afin de rejoindre les orifices d'injections 28 et la chambre de combustion du moteur lorsque lïnjecteur 20 est en phase d'ouverture. Lïnjecteur 20 comporte également des moyens pour électriser le carburant avant sa pulvérisation dans la chambre de combustion du moteur. Pour cela, le carburant se charge électriquement en circulant au travers d'un champ électrique formé entre une électrode (non représentée) et le corps de la buse 21 d'injection. L'électrode est disposée de sorte qu'elle traverse verticalement la buse 21 et de manière à ce que la pointe de l'électrode soit en contact avec le carburant avant sa pulvérisation dans la chambre de combustion. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'électrode est agencée par exemple, à l'intérieur de l'aiguille 22 selon l'axe 24 et est reliée à une borne négative d'un générateur haute tension alors que le corps de la buse 21 est relié à un potentiel de référence.

Ainsi, le carburant traverse le champ électrique présent dans la buse 21 et se charge électriquement avant sa pulvérisation de sorte que les gouttelettes chargées possèdent des forces électriques de répulsion aidant ainsi sa pulvérisation sous la forme d'un nuage de fines gouttelettes.

L'électrode est formée par des matériaux adaptés à l'émission d'un champ de charge électrique. Afin d'obtenir une bonne atomisation du carburant avec notamment des gouttelettes de carburant ayant un diamètre de l'ordre de 10 à 30 micromètres, le carburant doit être chargé par de hautes tensions de l'ordre de plusieurs dizaines de kilovolts. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'injection électrostatique 10 est alimenté par un générateur haute tension 50.

Dans ce premier mode de réalisation, le générateur haute tension 50 est formé typiquement par un circuit RLC très résonant comportant en série une résistance électrique R, une bobine L et une capacité C.

Lorsque le générateur haute tension 50 est alimenté par une haute tension à une fréquence sensiblement égale à la fréquence de résonnance fc ≈ l/(2π J(Lx CJ) du circuit RLC, l'amplitude aux bornes de la capacité C est amplifiée permettant ainsi de fournir une amplitude de tension de crête très importante de l'ordre de quelques dizaines de kilovolts.

Un système d'allumage commandé permet d'allumer le mélange air- carburant à la suite de la pulvérisation du carburant électrisé par l'injecteur 20 dans la chambre de combustion.

Le système d'allumage comporte une bougie 40 de type multi- étincelles ou encore de type plasma pour allumer la charge de la chambre de combustion.

On utilisera préférentiellement une bougie de type plasma également appelée à jet de plasma permettant d'améliorer les performances d'allumage de la charge de la chambre de combustion. La pointe 41 de la bougie 40 a son extrémité en regard avec la chambre de combustion du véhicule afin de produire un arc électrique dans la chambre de combustion pour l'inflammation de mélange carburé.

Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, le générateur haute tension 50 alimente à la fois l'injecteur 20 pour électriser le flux de carburant en utilisant des tensions de plusieurs kilovolts et de faibles intensités pour augmenter la qualité de la pulvérisation du carburant et commande également l'allumage du système d'allumage 40 pour la combustion du mélange carburé dans la chambre de combustion du moteur. L'utilisation d'un même générateur haute tension 50 est rendue possible par le fonctionnement du moteur à combustion. En effet, dans un premier temps, le générateur haute tension 50 électrise le carburant lors notamment de l'injection de celui-ci dans la chambre de combustion, puis dans un second temps, lorsque l'injection de carburant est effectuée, le générateur haute tension 50 alimente la bougie pour l'allumage du mélange carburé dans la chambre de combustion. La figure 3 est un schéma de principe illustrant un second mode de réalisation d'un injecteur direct électrostatique d'un dispositif d'injection selon l'invention.

Dans ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'injection 60 comporte un rail pour le stockage du carburant sous pression, le rail étant relié à une pluralité d'injecteurs directs 61 dosant et pulvérisant le carburant dans une chambre de combustion d'un moteur à injection directe.

Typiquement, un dispositif d'injection comporte autant d'injecteurs directs que le moteur comporte de cylindres et par conséquent de chambres de combustion. Le rail est alimenté en carburant par un réservoir, le carburant étant mis sous pression au moyen d'une pompe basse pression avant l'injection dans le rail. Un capteur de pression permet de vérifier à tout moment la pression du carburant à l'intérieur du rail afin de garantir une pression de carburant sensiblement constante pour l'alimentation des injecteurs directs 61.

La figure 3 illustre particulièrement une représentation schématique un injecteur direct 61.

L'injecteur direct 61 comporte une buse 62 pourvue d'une extrémité d'injection 63 se présentant sous la forme d'une portion cylindrique 65, prolongée par une portion conique 66. La portion conique 66 comporte des orifices d'injections 68 de formes cylindriques dont le nombre varie classiquement entre cinq et douze, et dont deux orifices d'injection 68 sont représentés sur la figure 3.

Les orifices d'injection 68 sont de faibles diamètres et sont agencés de façon à permettre une pulvérisation du carburant sous pression dans les chambres de combustion du moteur, la pulvérisation du carburant étant réalisée sous la forme d'une brume formée par de fines gouttelettes. Chaque orifice d'injection 68 traverse la portion conique 66 de façon à déboucher d'une part à l'extérieure de la buse 61 , et d'autre part dans un espace intérieur défini par la buse 62. L'injecteur 61 comporte également une aiguille 72 agencée à l'intérieur de l'espace créé par la portion cylindrique 65 selon un axe 64 correspondant également à un axe principal longitudinal de la buse 62 et plus généralement de l'injecteur 61.

L'aiguille 72 comporte une extrémité 71 de forme conique de sorte que lorsqu'elle est abaissée, une partie de la surface extérieure de l'extrémité 71 épouse une partie de la surface intérieure de la portion conique 65 de sorte qu'elle obstrue les orifices d'injection 68.

Lorsque les orifices d'injection 68 sont obstrués, l'injecteur 61 se trouve alors dans une phase de fermeture. Cette phase de fermeture peut ensuite être suivie d'une phase d'ouverture de l'injecteur 61 dans laquelle l'aiguille 72 coulisse vers le haut de l'injecteur 61 selon l'axe 64.

Le carburant provenant du rail circule à l'intérieur de l'injecteur 61 dans un espace libre 70 sensiblement de forme annulaire, situé entre la buse d'injection 62 et l'aiguille 72, selon une direction principale d'écoulement représentée schématiquement par une flèche, afin de rejoindre les orifices d'injection 68 et la chambre de combustion du moteur lorsque l'injecteur 61 est en phase d'ouverture.

L'injecteur 61 comporte également une bougie d'allumage 75 dont la pointe 76 est intégrée dans le corps de la buse 62. La bougie d'allumage 75 allume le mélange air-carburant à la suite de la pulvérisation du carburant par l'injecteur 61 dans la chambre de combustion. La bougie d'allumage 75 est préférentiellement une bougie de type plasma, mais il est également possible d'utiliser des bougies de types multi-étincelles dont la performance d'allumage est inférieure aux bougies de type plasma.

La pointe 76 de la bougie a son extrémité 77 en regard avec la chambre de combustion du véhicule afin de produire un arc électrique dans la chambre de combustion pour l'inflammation de mélange carburé.

Les injecteurs directs 61 intègrent également des moyens pour électriser le carburant sous pression provenant du rail avant la pulvérisation à travers les orifices d'injection 68 de la buse 62.

Les moyens pour électriser le carburant permettent d'injecter des charges électrostatiques dans le carburant en utilisant des tensions de plusieurs kilovolts et de faibles intensités dans le but d'électriser le flux de carburant traversant les injecteurs directs 61.

L'électrisation du carburant crée ainsi des forces électrostatiques au sein du liquide contribuant à la pulvérisation efficace du carburant au travers des orifices d'injection 68 de la buse 62 et à la formation de très fines gouttelettes ; de l'ordre de 10 à 30 micromètres, à la sortie de l'injecteur 61 ayant tendance à se repousser les unes des autres.

Ainsi l'utilisation de cette énergie supplémentaire, par électrisation du carburant, permet de réduire significativement la pression à fournir par les pompes nécessaire pour atteindre les performances attendues avec une pulvérisation de carburant et notamment de l'essence, ce qui se traduit par une réduction significative de la pression du carburant nécessaire dans le rail et dans les injecteurs directs 61.

Pour cela, le carburant se charge électriquement en circulant au travers d'un champ électrique formé entre une électrode (non représentée) et le corps de la buse 62 d'injection.

L'électrode est disposée de sorte qu'elle traverse verticalement la buse 62 et de manière à ce que la pointe de l'électrode soit en contact avec le carburant avant sa pulvérisation dans la chambre de combustion. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'électrode est agencée par exemple, à l'intérieur de l'aiguille 72 selon l'axe 64 et est reliée à une borne négative d'une source haute tension alors que le corps de la buse 62 est relié à un potentiel de référence.

Ainsi, le carburant traverse le champ électrique présent dans la buse 62 et se charge électriquement avant sa pulvérisation de sorte que les gouttelettes chargées possèdent des forces électriques de répulsion aidant sa pulvérisation sous la forme d'un nuage de fines gouttelettes.

L'électrode est formée par des matériaux adaptés à l'émission d'un champ de charge électrique.

Afin d'obtenir une bonne atomisation du carburant avec notamment des gouttelettes de carburant ayant un diamètre sensiblement compris entre 10 et 30 micromètres, le carburant doit être chargé par de hautes tensions de l'ordre de plusieurs dizaines de kilovolts.

Le dispositif d'injection électrostatique 60 est alimenté par le générateur haute tension 50 décrit précédemment à la figure 2. Le générateur haute tension 50 alimente à la fois lïnjecteur 61 pour électriser le flux de carburant en utilisant des tensions de plusieurs kilovolts et de faibles intensités pour augmenter la qualité de la pulvérisation du carburant, et commande également l'allumage de la bougie d'allumage 75 pour la combustion du mélange carburé dans la chambre de combustion du moteur.

L'utilisation d'un générateur haute tension 50 unique est rendue possible par le fonctionnement du moteur à combustion. En effet, dans un premier temps, le générateur haute tension 50 électrise le carburant lors de l'injection de celui-ci dans la chambre de combustion, puis dans un second temps, lorsque l'injection de carburant est effectuée, le générateur haute tension 50 alimente la bougie pour l'allumage du mélange carburé dans la chambre de combustion.

Ainsi selon l'invention, le dispositif d'injection de carburant d'un moteur à injection directe permet d'atomiser le carburant au moyen d'injecteur direct électrostatique sous forme de très fines gouttelettes de carburant électrise dans la chambre de combustion. L'électrisation du carburant permet d'améliorer sensiblement l'atomisation du carburant permettant ainsi de s'affranchir de l'utilisation d'une pompe haute pression coûteuse pour garantir une bonne atomisation du carburant dans la chambre de combustion du moteur.

L'utilisation d'une pompe basse pression entraînée par un moteur électrique permet de découpler l'entrainement de la pompe du régime moteur, ce qui permet également une meilleure montée en pression et une meilleure pulvérisation du carburant lors du démarrage du moteur.

Enfin, à haut régime moteur, la conception du dispositif d'injecteurs directs selon l'invention permet de s'affranchir de l'utilisation de dispositifs annexes de limitation du couplage pompe/moteur thermique.

L'invention a été particulièrement décrite pour l'injection directe d'un carburant de type essence ; toutefois l'invention est également applicable à l'injection directe d'un carburant de type diesel. Cependant un ajustement des pressions est nécessaire afin d'obtenir une pulvérisation efficace de ce type de carburant dont les pressions de pulvérisation sont plus importantes.

Il est à noter que les gains de pression sont particulièrement intéressants dans le cas où l'invention est utilisée avec un carburant de type essence.

L'utilisation d'une pompe basse pression grâce à l'électrisation du carburant permet également de réduire les pressions dans le circuit de circulation du carburant et notamment dans le rail reliant les injecteurs directs. Il est alors possible d'utiliser des matériaux plus économiques que l'aluminium pour le rail, tels que par exemple des matériaux plastiques résistant aux basses pressions requises.