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FR3019589B1 - Procede d'injection de combustible dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne fonctionnant en monocarburation ou en multicarburation - Google Patents

Procede d'injection de combustible dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne fonctionnant en monocarburation ou en multicarburation Download PDF

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FR3019589B1
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne à allumage par compression fonctionnant en mode monocarburation ou multicarburation et comprenant au moins un cylindre (10), un piston (16) coulissant dans ce cylindre, une chambre de combustion (34) comportant deux zones de mélange (Z1, Z2) et délimitée sur un côté par la face supérieure (46) du piston comportant un téton (50) s'érigeant en direction de la culasse et disposé au centre d'un bol concave (48) et une culasse (12) portant des moyens d'injection de combustible (30) projetant du combustible liquide (Fuel1) selon au moins deux nappes de jets de combustible (36, 38) d'angle de nappe différents (A1, A2)), et des moyens d'admission (24, 26, 28) d'un comburant ainsi que des moyens d'échappement (18, 20, 22) de gaz brûlés. Selon l'invention, le procédé consiste, en monocarburation, à injecter du combustible liquide (Fuel1) dans la zone basse (Z1) et/ou dans la zone haute (Z2) de la chambre de combustion et, en multicarburation, à assurer dans ladite chambre un mélange d'un comburant avec un autre combustible (Fuel2) et à injecter du combustible liquide (Fuel1) dans la zone basse (Z1) ou dans les deux zones (Z1, Z2) de la chambre de combustion

Description

La présente invention se rapporte à un procédé d'injection de combustible dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, en particulier à allumage par compression.
Elle concerne plus particulièrement un procédé d'injection de combustible pour un moteur utilisé dans le domaine aéronautique ou routier ou dans le domaine des installations stationnaires, comme un groupe électrogène.
Ce type de moteur comprend généralement au moins un cylindre, un piston comprenant un téton disposé dans un bol concave et coulissant dans ce cylindre en un mouvement rectiligne alternatif, des moyens d’admission d'un comburant, des moyens d’échappement de gaz brûlés, une chambre de combustion, et des moyens d'injection pour injecter du combustible dans la chambre de combustion.
Comme cela est généralement admis, lors de la conception d'un moteur, les contraintes de performances, d'émissions de polluants et de tenue mécanique de la chambre de combustion sont de plus en plus fortes alors que les moyens de les satisfaire sont opposés.
Ainsi l'augmentation des performances entraînent généralement une augmentation des émissions de polluants et des contraintes mécaniques plus fortes. II est nécessaire de pallier ces inconvénients de manière à garantir des émissions de polluants limitées et une tenue mécanique satisfaisante sur toute la plage de fonctionnement du moteur et en particulier à très forte charge. En particulier pour les émissions polluantes l'utilisation de la totalité du comburant présent dans la chambre de combustion est d'une grande importance.
En effet, le combustible reste confiné dans le bol et ne peut pas se mélanger au comburant situé notamment dans la chasse, c'est-à-dire dans le volume localisé dans la partie haute de la chambre de combustion délimitée par la paroi du cylindre et la face de la culasse en regard du piston.
Ceci a pour inconvénient de créer des zones à fortes richesse dans la chambre de combustion engendrant une forte production de suies, d'oxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures imbrûlés (HC) lors de la combustion de ce mélange carburé.
Pour pallier ces inconvénients, et comme cela est mieux décrit dans la demande de brevet français N° 13 60427 du demandeur, il est prévu d’utiliser un moteur à combustion interne comprenant des moyens d'injection de combustible avec des jets selon au moins deux angles de nappe et un piston comportant un bol muni d’un téton avec deux volumes de zones de combustion et une aérodynamique interne améliorant sensiblement la qualité de la combustion.
Ceci permet d'utiliser une plus grande quantité de comburant comparé aux moteurs traditionnels et de répartir la charge thermique sur une plus grande surface de la chambre de combustion.
Le demandeur se propose de remédier aux inconvénients précités en améliorant encore plus la combustion.
En effet, la volonté constante de réduire de façon globale les émissions de gaz à effet de serre et de polluants (notamment les particules) amène à envisager l’utilisation accrue de combustibles alternatifs, tels que les gaz naturels ou les biocarburants pour le fonctionnement des moteurs à combustion
Pour cela il est nécessaire d’adapter le système de combustion à ce type de combustible afin d’en faire une utilisation optimale car les propriétés de ces combustibles alternatifs sont sensiblement différentes de celles des combustibles conventionnels. Notamment, la vitesse de combustion de ces combustibles alternatifs est plus faible que celle des combustibles plus conventionnels, ce qui entraîne une combustion trop lente et incomplète générant des émissions polluantes, comme des hydrocarbures imbrulés. II est donc nécessaire de mettre en place des moyens destinés à parfaire la combustion afin que celle-ci soit la plus complète possible. Une des possibilités envisagées est d’utiliser une combustion connue qui est réalisée selon deux modes, un mode dit monocarburation selon lequel un seul combustible est utilisé et un autre mode dénommé multicarburation permettant d'associer plusieurs combustibles de nature différente. Généralement, le combustible utilisé pour le fonctionnement en monocarburation est un carburant sous forme liquide (dénommé dans la suite de la description Fuell), tel que du Diesel (gazole), mais tout autre type de carburant liquide comme de l'éthanol ou un biocarburant peut être utilisé. Pour le fonctionnement en multicarburation, un autre carburant à l'état gazeux, comme du GNV (Gaz naturel pour Véhicule), du GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), un biogaz ou tout autre carburant liquide ayant des propriétés volatiles suffisantes pour être vaporisé complètement avant l'initiation de la combustion, comme de l'essence par exemple, (baptisée dans la suite Fuel2) est associé au carburant liquide Fuell.
Ainsi, deux modes de combustion sont présents dans le même cycle moteur, une combustion conventionnelle par auto-inflammation du Diesel et une combustion du mélange beaucoup plus inerte air/gaz par propagation d’un front de flamme initiée par une auto-inflammation pilote du Diesel. Dans ce dernier mode, une faible quantité de carburant Diesel sert donc à amorcer la combustion d’un mélange carburé gazeux.
Le demandeur a particulièrement développé cette combustion selon deux modes en permettant son utilisation pour un fonctionnement aux charges et/ou régimes moteur élevés et cela en réduisant encore plus les émissions polluantes.
De plus, ces modes de combustion permettent aussi de réduire la consommation de carburant, d’obtenir un meilleur comportement du moteur lors des phases transitoires (à froid ou lors des accélérations par exemple) tout en maintenant un niveau acceptable d’émission de certains polluants (monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés). A cet effet, l'invention concerne un procédé d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne à allumage par compression fonctionnant en mode monocarburation ou en mode multicarburation et comprenant au moins un cylindre, un piston coulissant dans ce cylindre, une chambre de combustion comportant deux zones de mélange Z1, Z2 et délimitée sur un côté par la face supérieure du piston comportant un téton s'érigeant en direction de la culasse et disposé au centre d’un bol concave et une culasse portant des moyens d'injection de combustible projetant du combustible liquide selon au moins deux nappes de jets de combustible d'angle de nappe différents, une nappe inférieure pour la zone Z1 et une nappe supérieure pour la zone Z2, et des moyens d'admission d'un comburant ainsi que des moyens d'échappement de gaz brûlés, caractérisé en ce qu’il consiste, pour le mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter du combustible liquide dans la zone basse Z1 et/ou dans la zone haute Z2 de la chambre de combustion et, pour le mode de fonctionnement en multicarburation, à réaliser dans ladite chambre un mélange d'un comburant avec un autre combustible et à injecter du combustible liquide dans la zone basse Z1 ou dans les deux zones Z1, Z2 de la chambre de combustion.
Le procédé peut consister à injecter un combustible liquide avec des caractéristiques physico-chimiques permettant le fonctionnement du moteur avec allumage par compression, comme du Diesel, de l'éthanol ou un biocarburant.
Le procédé peut consister à introduire un combustible gazeux dans la chambre de combustion via la tubulure des moyens d'admission pour réaliser un mélange comburant/combustible.
Le procédé peut consister à injecter un combustible gazeux sous la forme de GNV (Gaz naturel pour Véhicule), ou de GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), ou de biogaz
Le procédé peut consister à injecter dans la chambre de combustion un carburant liquide possédant des caractéristiques de volatilité permettant la vaporisation avant l'initiation de la combustion pour réaliser un mélange comburant/combustible.
Le procédé peut consister à injecter de l'essence
Le procédé peut consister, pour le mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter la même masse de carburant liquide par les deux nappes dans le comburant présent dans les deux zones de la chambre de combustion.
Le procédé peut consister, pour le mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter par les deux nappes de jets une masse de carburant liquide différente dans le comburant présent dans chaque zone.
Le procédé peut consister, pour le mode de fonctionnement en multicarburation, à injecter par la nappe inférieure de jets du carburant liquide dans le mélange comburant/combustible présent dans la zone basse de la chambre de combustion.
Le procédé peut consister, pour le mode de fonctionnement en multicarburation, à injecter par les deux nappes de jets du carburant liquide dans le mélange comburant/combustible présent dans les deux zones de la chambre de combustion.
Le procédé peut consister à injecter par les deux nappes de jets une masse de carburant liquide différente dans le mélange comburant/combustible présent dans chaque zone.
Le procédé peut consister à injecter par les deux nappes de jets la même masse de carburant liquide dans le mélange comburant/combustible présent dans chaque zone.
Le procédé peut consister à utiliser des moyens de gestion des moyens d’injection en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur, notamment de la charge et du régime de ce moteur.
Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées : - la figure 1 qui est un schéma montrant une vue partielle d'un moteur à combustion interne utilisant le procédé selon l'invention et - les figures 2 à 6 qui illustrent des exemples de fonctionnement du moteur selon la figure 1.
En se référant à la figure 1, un moteur à combustion interne à allumage par compression à injection directe et éventuellement indirecte de combustibles, comme illustré sans caractère limitatif sur la figure, comprend au moins un cylindre 10, une culasse 12 fermant le cylindre en partie haute, des moyens d'injection directe 14 de combustible liquide (FueH), des moyens d'injection de combustible gazeux ou liquide (Fuel2) et un piston 16 d’axe XX' coulissant dans le cylindre en un mouvement rectiligne alternatif.
Dans l'exemple non limitatif de la figure 1, il est prévu de disposer des moyens d'injection indirecte 15 de combustible gazeux pour le carburant Fuel2 qui sont portés par la culasse.
Par combustible liquide FueH, il est entendu un carburant, comme du Diesel, de l'éthanol ou un biocarburant ou tout autre combustible ayant les caractéristiques physico-chimiques permettant le fonctionnement d'un moteur de type allumage par compression incluant un système d'injection directe de ce combustible.
Le combustible Fuel2 peut être un carburant gazeux, tel que du GNV (Gaz naturel pour Véhicule), du GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), un biogaz ou tout autre carburant possédant des propriétés de volatilité suffisantes pour être totalement vaporisé avant l'initiation de la combustion (carburant de type essence par exemple) est associé à ce carburant liquide de type FueH.
Ce moteur comprend également un moyen d’échappement 18 des gaz brûlés avec au moins une tubulure d'échappement 20 dont l'ouverture peut être contrôlée par tous moyens, comme par exemple une soupape d'échappement 22 et un moyen d’admission 24 d’un comburant avec au moins une tubulure d'admission 26 dont l'ouverture peut être contrôlée par tous moyens, comme par exemple une soupape d'admission 28.
Les moyens d'admission peuvent être conformés pour admettre le comburant avec un niveau aérodynamique déterminé (taux de swirl et/ou de tumble par exemple). Pour cela, les moyens d'admission peuvent comprendre une géométrie spécifique de la tubulure d'admission.
Dans l'exemple décrit, le comburant est de l'air à pression ambiante ou de l'air suralimenté ou encore un mélange d'air (suralimenté ou non) avec des gaz d'échappement recirculés réadmis dans la chambre de combustion.
Les moyens d'injection directe comprennent au moins un injecteur de carburant liquide 30, pour la carburant Fuell, de préférence disposé dans l’axe XX’ du piston dont le nez 32 comporte une multiplicité d'orifices au travers desquels le carburant est pulvérisé et projeté en direction de la chambre de combustion 34 du moteur. C'est à partir de ces moyens d'injection que le carburant projeté forme au moins deux nappes de jets de carburant, dans l’exemple montré deux nappes 36 et 38 de jets de carburant 40 et 42, qui ont, ici, un axe général confondu avec celui du piston 16 tout en étant situées axialement l'une au-dessus de l'autre.
Plus précisément, la nappe 36, qui est située le plus près du piston 16, est dénommée dans la suite de la description nappe inférieure alors que la nappe 38 placée le plus loin de ce piston est appelée nappe supérieure.
Comme visible sur la figure 1, ces deux nappes forment des angles de nappe A1 et A2 différents l'un de l'autre. Par angle de nappe, il est entendu l’angle au sommet que forme le cône issu de l’injecteur et dont la paroi périphérique fictive passe par tous les axes C1 ou C2 des jets 40 ou 42.
Avantageusement, l'angle de nappe A1 de la nappe basse est au plus égal à 130°, de préférence compris entre 105° et 130°, alors que l'angle de nappe A2 de la nappe haute est au plus égale à 180°, de préférence compris entre 155° et 180°.
Bien entendu, il peut être prévu que les moyens d'injection pour le carburant Fuell ne soient pas disposés dans l’axe XX’, mais dans ce cas, l’axe général des nappes de jets de carburant issues de l’injecteur de combustible est pour le moins sensiblement parallèle à cet axe XX’.
De même, il peut être prévu que chaque nappe soit portée par un injecteur distinct (injecteur simple nappe) avec un ciblage dédié dans des zones distinctes de la chambre de combustion.
Les moyens d'injection de combustible pour le carburant Fuel2, qui sont de moyen d'injection indirecte 15, pour l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, comprennent au moins un injecteur 44 de carburant Fuel2 qui est placé sur la tubulure d'admission 26 de manière à injecter du carburant à l'intérieur de cette tubulure pour qu'il se mélange avec le comburant qui y circule.
Dans le cas d'un carburant Fuel2 sous forme liquide à hautes propriétés de volatilité, les moyens d'injection seront des moyens d'injection directe placés sur la culasse et permettront d'injecter du carburant dans la chambre de combustion pour être totalement vaporisé avant l'initiation de la combustion et assurer un mélange optimal avec le comburant.
La chambre de combustion 34 est délimitée par la face interne de la culasse 12 en vis à vis du piston, la paroi interne circulaire du cylindre 10 et la face supérieure 46 du piston 16.
Cette face supérieure du piston comporte un bol concave 48, ici d'axe confondu avec celui du cylindre, dont la concavité est tournée vers la culasse et qui loge un téton 50 situé sensiblement au centre du bol, qui s’élève vers la culasse 12, en étant de préférence coaxial avec l’axe des nappes de combustible issues de l’injecteur 30.
Bien entendu, il peut être prévu que l’axe du bol ne soit pas coaxial avec celui du cylindre mais l’essentiel réside dans la disposition selon laquelle l’axe de la nappe de jets de combustible, l’axe du téton et l’axe du bol soient de préférence confondus.
Le téton 50, de forme générale tronconique, comporte un sommet 52 de préférence arrondi, se poursuivant, en s’écartant symétriquement de l'axe XX' vers l’extérieur du piston 16, par un flanc incliné 54 sensiblement rectiligne arrivant à un fond 56 du bol.
Dans l'exemple de la figure 1, le fond de ce bol est arrondi avec une surface arrondie concave 58, dite surface arrondie interne, raccordée au bas du flanc incliné 54 et une autre surface arrondie concave 60, dite surface arrondie externe, raccordée par une de ses extrémités à l'extrémité basse de la surface arrondie interne et par l'autre de ses extrémités à une paroi latérale 62, ici sensiblement verticale.
Les deux surfaces arrondies 58 et 60 délimitent ainsi la partie basse d'un volume torique, ici un tore 64 de section sensiblement cylindrique.
La paroi latérale 62 se poursuit, toujours en s'écartant de l'axe XX', par une surface arrondie convexe 66, dite réentrant, aboutissant à un plan inclinée 68 relié à une surface d'inflexion concave 69 raccordée à une surface sensiblement plane 70. Cette surface plane se continue par une surface convexe externe 72 qui arrive à une surface plane 74 s'avançant jusqu'au voisinage de la paroi du cylindre.
La chambre de combustion 34 comprend ainsi deux zones distinctes Z1 et Z2 dans lesquelles s’effectue le mélange entre le carburant FueH injecté par l'injecteur 30 dans le comburant (air - suralimenté ou non - ou mélange d'air et de gaz brûlés recirculés) ou/et dans le mélange carburé (mélange comburant et carburant Fuel2) qu'elles contiennent ainsi que la combustion du mélange carburé ainsi formé comme cela sera explicité plus loin.
La zone Z1, délimitée par le téton 48, le tore 64 du fond du bol, la paroi 62 et la surface arrondie convexe 66, forme la zone basse de la chambre de combustion qui est associée à la nappe inférieure 36 de jets de combustible d'axe C1. La zone Z2, démarquée par le plan incliné 68, la surface concave 69, la surface sensiblement plane 70, la surface convexe 72, la surface plane 74, la paroi interne périphérique du cylindre et la culasse 12, constitue la zone haute de cette chambre qui est associée à la nappe supérieure 38 de jets de combustible d'axe C2.
Par cela, la chambre de combustion est séparée en plusieurs zones (ici deux zones) qui sont associées à une injection de combustible FueH et qui sont concernées ou non par la combustion en fonction du mode de fonctionnement et de la charge moteur.
Ainsi, un tel mode de fonctionnement permet d'obtenir une combustion rapide et complète avec un bon rendement et de faibles émissions de suies, CO et HC en mode conventionnel à très forte charge.
De plus, la répartition des flux thermiques entre le piston et la culasse est optimisée notamment par l'augmentation du volume de la zone Z2 par rapport à un piston conventionnel. L'interaction entre les jets de combustible et la face du piston autorise un refroidissement accru de ce piston abaissant encore les contraintes thermiques sur ce dernier. L’injecteur de combustible Fuell autorise également l'introduction de masses de carburant injectées différentes, des durées et des temps d'injection différents entre les nappes afin d'assurer une exploitation optimale du comburant ou/et du mélange carburé (mélange comburant et combustible Fuel2) localisé(s) autant dans la zone basse que dans la zone haute. L'invention permet ainsi d'injecter du carburant soit dans les deux zones soit dans l'une ou l'autre de ces zones et d'assurer ainsi le mélange avec le comburant pour réaliser la combustion du mélange carburé présent dans la chambre.
Elle permet également de faire fonctionner le moteur en multicarburation, ici en bicarburation, en utilisant un mélange 80 comburant/carburant Fuel2 présent dans la chambre de combustion sous une forme homogène ou quasiment homogène et d'amorcer la combustion du mélange soit dans les deux zones soit dans l'une de ces zones.
La figure 2 illustre un mode de fonctionnement du moteur en monocarburation avec une combustion homogène pour les faibles charges ou pour des charges partielles.
Pour cela, à proximité du point mort haut du piston 16 pendant la phase de compression, le carburant liquide est injecté dans la zone basse - zone Z1 - de la chambre de combustion 34 en utilisant uniquement les jets de carburant 40 de la nappe inférieur 36 pour se mélanger avec le comburant qui y a été admis pendant la phase d'admission du moteur.
Ces injections tardives de carburant permettent ainsi de manière avantageuse de tangenter le sommet 52 et le flanc 54 du téton 50 pour aboutir sur le fond 56, la paroi 62 et la partie inférieure du réentrant 66. Ceci permet d'entrainer le comburant présent au centre de la chambre sous l’injecteur et ainsi de favoriser le mélange dans zone basse Z1 de la chambre.
La figure 3 illustre un autre mode de fonctionnement en monocarburation qui correspond à une injection de carburant en zone haute Z2 de la chambre de combustion venant s'appuyer sur les surfaces 68, 70 et 72 du piston pour se mélanger avec le comburant présent dans cette zone.
Ce mode de fonctionnement vise notamment à améliorer le démarrage du moteur en n'utilisant que les jets de carburant 42 de la nappe supérieure 38, proche de la bougie de préchauffage que comporte habituellement un tel type de moteur.
En effet, un des inconvénients des moteurs de l'art antérieur concerne le démarrage à froid puisque l'étendue de l'angle de nappe de jets fait en sorte d'éloigner ces jets de la bougie de préchauffage. Par ailleurs, cette étendue d'angle de nappe induit un mouillage de la paroi du cylindre qui est important, ce qui est nuisible au démarrage. Ces deux limitations sont levées avec ce mode de fonctionnement disposant d'un angle de nappe beaucoup plus ouvert
La figure 4 illustre le fonctionnement en monocarburation du moteur pour des fortes charges.
Pour ces fortes charges, le carburant est injecté à la fois dans la zone basse Z1 et la zone haute Z2 de la chambre de combustion 34.
Plus précisément, les jets de carburant 40 de la nappe basse 36 sont dirigés vers la zone Z1 alors que les jets de carburant 42 de la nappe haute 38 sont envoyés vers la zone Z2.
Dans ces configurations, il est possible d'injecter une masse de carburant plus importante dans la zone basse Z1 de la chambre 34 par les jets de la nappe basse 36 et une masse plus petite que celle de la zone basse pour la zone haute Z2 par la nappe haute 38 avec éventuellement un déphasage entre les injections. A l'inverse, il peut être envisagé l'injection d'une masse de carburant plus importante par la nappe 38 dans la zone haute Z2 que dans la zone basse Z1 par la nappe 36, avec éventuellement un déphasage entre les injections.
Enfin, il peut également être envisagé l'injection d'une masse identique de carburant dans les deux zones Z1 et Z2.
Le choix de la répartition de masse entre les deux nappes est à faire en adéquation avec les volumes des zones Z1 et Z2 et du mode de fonctionnement du moteur à privilégier
Le carburant liquide sera ainsi réparti de façon optimale entre la zone basse et la zone haute de la chambre de combustion en accord avec les volumes de ces deux dernières à l'instant d'injection. Par cette répartition, la richesse locale dans chacune des zones peut être maîtrisée et ainsi la production de polluants tels que les NOx, le CO, les HC et les suies sera limitée.
Les exemples illustrés aux figures 5 et 6 montrent les différentes configurations en multicarburation, ici en bicarburation, qui sont utilisées pour limiter encore plus les émissions polluantes.
Pour cela, pendant la phase d'admission du moteur, la soupape d'admission 28 est commandée en ouverture et l'injecteur 44 de carburant Fuel2 est opérationnel pour introduire du carburant dans la tubulure d'admission.
Pendant toute cette phase d'admission, le mélange comburant/carburant Fuel2 80 remplit la quasi-totalité de chambre de combustion 34 jusqu'à une position proche du point mort bas du piston, position à laquelle la soupape d'admission est commandée en fermeture.
Dans la phase de compression du moteur, le piston arrive au voisinage de son point mort haut et l'injecteur 30 est commandé pour injecter du carburant liquide FueH soit dans la zone basse Z1, soit dans les deux zones Z1 et Z2 où une combustion du mélange comburant/carburant Fuel2 80 sera initiée par l'autoinflammation du carburant Fuellde type fueH injecté.
Plus précisément, comme illustré sur la figure 5, une injection de combustible liquide Ffuell est réalisée dans le mélange comburant/combustible Fuel2 80 de la zone Z1 en utilisant uniquement les jets de combustible 40 de la nappe inférieure 36 pour initier la combustion du mélange carburé présent dans cette zone Z1. Cette combustion avec front de flamme se propage par la suite dans le reste de la zone Z1 puis dans la zone Z2. Cette injection est notamment réalisée en mode de fonctionnement du moteur avec faible charge et faible régime.
Comme représenté sur la figure 6, pour des points de charge intermédiaires du moteur, il est réalisé une injection d'une masse de carburant liquide dans la zone Z1 par la nappe inférieure 36 et une injection d'une autre masse de carburant liquide par la nappe supérieure 38 dans la zone Z2, masse qui est moindre que celle injectée dans la zone Z1 (avec éventuellement un déphasage entre les injections non nul).
Une injection dans le mélange comburant/combustible Fuel2 d'une masse identique de carburant liquide dans les deux zones Z1 et Z2 est réalisée au travers des deux nappes 36 et 38 (avec éventuellement un déphasage non nul) pour les plus fortes charges.
Enfin, une injection d'une masse importante de carburant liquide Fuell dans le combustible mélange comburant/combustible Fuel2 est réalisée par la nappe 38 dans la zone Z2 alors qu'une injection d'une masse minime de carburant liquide est réalisée par la nappe 36 dans la zone Z1 (avec éventuellement un déphasage non nul) par exemple lors de la phase de démarrage du moteur. L'utilisation d'une injection de carburant liquide dans les deux zones avec une multiplicité de nappes d'angles de nappe différents permet de multiplier les points d’allumage par auto-inflammation et ainsi d’étendre la surface de flamme initiale destinée à initier la combustion du mélange comburant/carburant gazeux.
Ceci permet d'initier la combustion en même temps dans les deux zones en favorisant et accélérant la combustion du mélange comburant/carburant gazeux. Celle-ci est ainsi plus rapide et plus complète tout en limitant la génération des polluants.
Ainsi grâce à l'invention, différents modes de fonctionnement peuvent être utilisés soit uniquement avec la zone basse Z1 de la chambre de combustion soit avec la totalité de la chambre de combustion en associant les deux zones. Le passage d'un mode à l'autre étant réalisable de façon continue par gestion des timings d'injection et des masses injectées dans les différentes zones de combustion.
Plus précisément, cette gestion est contrôlée par un calculateur contenant des cartographies de fonctionnement du moteur cartographiées en fonction du régime et de la charge dudit moteur, par des moyens de gestion des moyens d’injection des différents carburants en fonction de la charge du moteur permettant de contrôler les débits et les proportions respectives de combustible de type Fuel2/Fuel1, la durée et/ou le moment de l’injection des carburants Fuel 1 et/ou Fuel2 et les angles d’allumage.
De plus, il est possible d'optimiser l’initiation de la combustion en flamme de propagation dans le mélange comburant/carburant Fuel2 en jouant sur les timings d'injection et les quantités injectées par les différentes nappes de jets de carburant et ainsi pallier la plus faible vitesse de combustion des carburants alternatifs pouvant être utilisé en combustible de type Fuel2.
Ainsi, avec au moins deux nappes de jets de carburant avec deux angles de nappe différents l’initiation de la combustion et la combustion sont réparties dans la globalité de la chambre de combustion tout en optimisant la combustion du mélange comburant/carburant de type fue!2.

Claims (11)

  1. REVE NDiCATION S 1) Procédé d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne à allumage par compression fonctionnant en mode monocarburation ou en mode mutticarburation et comprenant au moins un cylindre (10), un piston (16) coulissant dans ce cylindre, une chambre de combustion (34) comportant deux zones de mélange (Z1, Z2) et délimitée sur un côté par ia face supérieure (46) du piston comportant un téton (50) s'érigeant en direction de la culasse et disposé au centre d’un bol concave (48) et une culasse (12) portant des moyens d'injection de combustible (30) projetant du combustible liquide (Fue11) selon au moins deux nappes de jets de combustible (36, 38) d'angle de nappe différents (A1, A2), une nappe inférieure (36) pour te zone (Z1) et une nappe supérieure (38) pour la zone (Z2), et des moyens d'admission (24, 26, 28) d’un comburant ainsi que des moyens d'échappement (18, 20, 22) de gaz brûlés, caractérisé en ce qu’il consiste, pour ie mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter du combustible liquide, avec des caractéristiques physico-chimiques permettant le fonctionnement du moteur avec allumage par compression, comme du Diesel, de Féthanol ou un biocarburant, dans la zone basse (Z1) et/ou dans te zone haute (Z2) de la chambre de combustion et, pour te mode de fonctionnement en mutticarburation, à réaliser dans ladite chambre un mélange d'un comburant avec un combustible gazeux (Fuel2)), sous la forme de GNV (Gaz naturel pour Véhicule), ou de GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), ou de biogaz, et à injecter le combustible liquide (Fueh) dans la zone basse (Z1) ou dans les deux zones (Z1, Z2) de la chambre de combustion.
  2. 2) Procédé selon ia revendication 1, caractérisé en ce qu’il consiste à introduire le combustible gazeux dans te chambre de combustion via la tubulure (26) des moyens d'admission (24) pour réaliser un mélange (80) comburant/combustible (FueI2).
  3. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter dans la chambre de combustion un carburant liquide (Fuel2) possédant des caractéristiques de volatilité permettant 1a vaporisation avant l'initiation de la combustion pour réaliser un mélange (80) comburant/combustible (FueI2).
  4. 4) Procédé selon ia revendication 3, caractérisé en ce qu’il consiste à injecter de l'essence.
  5. 5) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il consiste, pour le mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter ia même masse de carburant liquide (Fuell) par ies deux nappes (36, 38) dans te comburant présent dans les deux zones (Z1, Z2) de la chambre de combustion.
  6. 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, pour le mode de fonctionnement en monocarburation, à injecter par les deux nappes de jets (36, 38) une masse de carburant liquide (Fuell) différente dans le comburant présent dans'chaque zone (Z1, Z2).
  7. 7) Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste, pour le mode de fonctionnement en mu Itlcarbu ration, à injecter par la nappe inférieure de jets (36) du carburant liquide (Fuell) dans te mélange comburant'combustible (80) présent dans la zone basse (ZI) de la chambre de combustion (34),
  8. 8) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste, pour le mode de fonctionnement en mulficarburation, à injecter par les deux nappes de jets (36, 38) du carburant liquide (Fueh) dans le mélange comburant/combustible (80) présent dans les deux zones (Z1, Z2) de la chambre de combustion (34).
  9. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il consiste à injecter par les deux nappes de jets (36, 38) une masse de carburant liquide (Fuell) différente dans le mélange comburant/combustible (80) présent dans chaque zone (Z1, Z2).
  10. 10) Procédé selon ia revendication 9, caractérisé en ce qu’il consiste à injecter par les deux nappes de jets (36, 38) la même masse de carburant liquide (Fuell) dans te mélange comburant/combustible (80) présent dans chaque zone (Z1, Z2).
  11. 11) Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en qu'il consiste à utiliser des moyens de gestion des moyens d’injection en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur, notamment de la charge et du régime de ce moteur.
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