Brevet FR2450358A1 — publié le 19800926

L'invention se rapporte à une soupape d'injection de moteur à combustion interne à pistons à mouvement alternatif, soupape comprenant un corps de gicleur qui pénètre dans la chambre de combustion du cylindre et qui loge intorieurement un pointeau- qui coopère avec un siège, le gicleur comportant plusieurs orifices calibrés répartis sa sa circonférence et par lesquels le carburant sort sui- vant le cycle du moteur pour pénétrer dans la chambre de combustion en soulevant le pointeau du siège. Les soupapes d'injection sont dimensionnées en général de manière que le jet de carburant soit bien formé lorsque le moteur est à pleine charge afin que la combustion s'effectue bien et sans fumée dans la chambre correspondante du cylindre Ce dimensionnement est effectué soit de manière que les orifices calibrés aient un diamètre relativement grand et soient disposés en une rangée dans le gicleur, soit de manière qu'ilssoientplacésendeux rangées leur diamètre adopté étant alors en conséquence plus petit. Lorsque le moteur fonctionne à charge partielle, la formation du jet et la combustion ne se font plus dans des conditions optimales qui, jusqu'à présent, ont du être admises comme telles. L'invention a pour objet une soupape d'injection du type tel que spécifié, mais qui permette au jet de bien se former même en charge partielle et donc qui permette d'obtenir une bonne combustion du carburant. Selon une particularité essentielle de l'invention, la soupape d'injection est équipée d'un dispositif qui est indépendant du pointeau et qui, lorsque le moteur est sous charge partielle, libère une partie de la section d'au moins certains des orifices calibrés du gicleur et qui, lorsque le moteur fonctionne à pleine charge, libère la section totale de tous les orifices calibrés. Ce dispositif permet de manière simple de réduire la section d'au moins une partie des orifices calibrés du gicleur lorsque le moteur fonctionne sous charge partielle afin que le jet puisse bien se former et donc que la combustion au carburant s'effectue dans de bonnes condi tions. Lorsque le moteur marche à pleine charge, le dispositif peut être commandé de manière qu'il libère la section totale de tous les orifices calibrés. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale d'une soupape d'injection selon l'invention les figures 2a et 2b sont des représentations partielles en développé de la partie de la soupape comportant les orifices calibrés du gicleur, ces figures étant à échelle plus grande que la figure 1 les figures 3a et 3b sont des coupes axiales partielles effectuées dans la région des orifices, calibrés du gicleur et représentent une variante de réalisation de la soupape d'injection la figure 3c est une coupe selon la ligne III-III de la figure 3a les figures 4a et 4b sont des coupes axiales partielles effectuées au niveau des orifices calibrés du gicleur et représentent une autre variante de réalisation les figures 5a et 5b ainsi que Ga et 6b sont des coupes axiales partielles effectuées au niveau des orifices calibrés du gicleur de deux autres variantes de réalisation. La figure 1 représente une soupape d'injection comprenant un corps 1 se composant d'une partie supérieure 2 et d'une partie inférieure 3 assemblées au moyen d'un écrou-raccord 4. Le corps 1 de la soupape repose par une collerette 5 sur la culasse 6 qui ferme la partie supérieure de la chambre de combustion 8 du cylindre du moteur à combustion interne à pistons alternatifs. Le corps de la soupape passe à travers la culasse 6 et l'extrémité inférieure de sa partie 3 formant le gicleur et comportant plusieurs orifices calibrés 7 pénètre dans la chambre de combustion 8 Le corps 1 de la soupape comporte un canal 10 d'arrivée du carburant qui es-t d'abord orienté radialement dans la collerette 5, puis qui passe sensiblement dans la direction de la longueur par les parties 2 et 3 du corps pour aboutir au voisinage de l'extrémité inférieure de la partie 3 de ce corps.Ce canal 10 débouche en cet emplacement dans une chambre annulaire Il Un pointeau 12 capable de coulisser dans la direction de l'axe au centre du corps l prend appui à l';extrémité supérieure par l'intermédiaire d'une coupelle 13contre un ressort de compression 14. Le pointeau 12 comporte à l'extrémité inférieure une surface d'assise conique 15 qui coopère avec une surface conique correspondante constituant un siège et réalisée dans une douille 16 qui entoure le pointeau 12 et qui est montée de manière à pouvoir coulisser dans la direction de l'axe dans la partie 3 du corps 1 de la soupape. La douille 16 comporte au niveau de la chambre annulaire Il plusieurs trous 17 destinés au passage du carburant de cette chambre 11 dans une chambre annulaire 19 ménagée entre la douille 16 et une partie 18 du pointeau 12. La chambre annulaire 19 est délimitée à l'extrémité inférieure par la surface 15 du siège. La douille 16 comprend sous les trous 17 une surface d'assise conique 20 qui coopère avec une surface correspondante formant un siège dans la partie 3 du corps 1.La douille 16 comporte sous les sièges 20 et 15 de la soupape un prolongement cylindrique extérieur 21 dont l'extrémité inférieure est conformée en arête de commande 22 qui coopère avec les orifices calibrés 7 du gicleur et qui fait varier la section d'une partie des orifices calibrés 7 en fonction de la position en hauteur de la douille 16 de la manière mieux représentée sur les figures 2a et 2b. La douille 16, qui est empêchée de tourner rapport à la partie 3 du corps de la soupape, prend appui à l'extrémité supérieure contre une pièce intermédiaire 25 en forme de piston qui coulisse dans un alésage cylindrique de la partie 2 du corps $;de la soupape et dont l'extrémité supérieure prend appui contre une autre douille 26. La pièce intermédiaire 25 en forme de piston ainsi que l'autre douille 26 entourent ainsi le pointeau 12. La douille 26 prend appui de son côté par l'intermédiaire d'une coupelle 27 contre un ressort de compression 28 dont l'extrémité supérieure prend appui contre une coupelle 29 disposée à l'intérieur du corps 1 sous la coupelle 13 du ressort de compression 14. La coupelle 29 est fixée dans le corps 1 de la soupape au moyen d'un manchon d'entretoisement 30 et d'une vis creuse 31 montée dans la collerette 5. La vis creuse 31 entoure l'extrémité supérieure du ressort de compression 14 qui prend appui contre une vis 32 montée dans la vis creuse 31. Un canal 36 débouchant dans la chambre cylindrique qui loge la pièce intermédiaire 25 en forme de piston passe sensiblement dans la direction de la longueur dans le corps 1 de la soupape et part radialement dans la collerette 5 à l'extrémité supérieure. Le canal 36 communique avec une source non représentée de fluide sous pression qui est raccordée à la collerette 5 avec interposition d'une soupape. La surface 35 qui délimite à la partie supérieure ladite chambre cylindrique forme une butée qui limite le déplacement de la pièce intermédiaire 25 et qui peut si nécessaire être réglable, un mécanisme ou un circuit hydraulique pouvant être utilisé pour le réglage.de la position de cette surface. La soupape d'injection décrite fonctionne de la manière suivante : Lorsque le moteur à combustion interne fonctionne à pleine charge, l'arrivée de fluide comprimé dans le canal 36 est coupée et donc la douille 16 subit exclusivement la poussée du ressort de compression 28. Le carburant arrivant suivant les cycles du moteur et sous pression élevée par le canallO parvient par les trous 17 dans la chambre annulaire 19 dans laquelle le pointeau 12 est tout d'abord soulevé contre la force du ressort 14. Sa surface 15 s'écarte alors de la surface correspondante formant siège dans la douille 16 et le carburant parvient dans la chambre située devant les orifices calibrés 7 du gicleur. La force du ressort 28 étant la seule qui s'exerce sur la douille 16, la pression du carburant repousse cette douille 16 vers le haut et donc son arête de commande 22 libère tous les orifices calibrés 7, le carburant parvenant ainsi par la section totale des orifices 7 dans la chambre de combustion 8 du cylindre sans en être empêché par l'arête de commande 22 (figure 2b). La chute de pression du carburant qui se produit par la suite permet alors à la douille G et au pointeau 12 de retourner à la position initiale que représente la figure 1. Lorsque le moteur à combustion interne doit fonctionner à charge partielle, le fluide sous pression est branché sur l'arrivée par le canal 36 et donc la douille t6 subit non seulement la poussée du ressort 28, mais aussi la pression de ce fluide par l'intermédiaire de la pièce 25 en forme de piston, ce fluide bloquant alors la douille 16 à la position inférieure. Le carburant arrivant par le canal 10 parvient également dans la chambre annulaire 11, puis, par les trous 17, dans la chambre annulaire 19 dans laquelle il repousse le pointeau 12 vers le haut contre la force du ressort 14 et donc il peut poursuivre sa course et parvenir dans la chambre située devant les orifices calibrés 7 du gicleur.Le carburant parvient ensuite de cette chambre dans la chambre de combustion 8 du cylindre par un orifice calibré 7 sur deux r la section de tous ces orifices 7 étant réduite, car l'arête de commande 22 de la douille 16 recouvre une partie de la section d'entrée de l'un de ces orifices calibrés 7 sur deux tandis que la section des autres orifices calibrés du gicleur demeure totalement obturée par la douille 16 (figure 2a). Dans l'exemple de réalisation des figures 3a à 3c, l'extrémité inférieure de la douille 16 qui coopère avec les orifices calibrés 7 du gicleur est conformée en couronne à pointes 40 dont le nombre correspond à celui des orifices calibrés du gicleur. Chaque pointe 40 se rétrécit de la douille 16 vers le bas et de la circonférence extérieure de cette douille vers sa circonférence intérieure sur laquelle elle aboutit en arête inscrivant un angle aigu. La largeur maximale de chaque pointe 40 est approximativement égale au diamètre d'un orifice cali bré et la hauteur de chaque pointe est légèrement supé rieure à ce diamètre.Lorsque le moteur fonctionne à charge partielle, la douille 16 occupe la position représentée sur la figure 3a et dans laquelle une pointe 40 se trouve devant chaque orifice calibré 7, cette pointe libérant,d'une part, une partie de la section de l'orifice correspondant 7 de manière à laisser passer le carburant et, d'autre part, déchiquetant le jet de carburant passant par l'orifice 7 afin que l'oxygène de l'air ait bien accès aux particules de carburant à l'intérieur de la chambre de combustion 8. Ainsi, la combustion s'effectue aussi intégralement lorsque le moteur est sous charge partielle. Lorsque le moteur marche à pleine charge, la douille 16 occupe la position représentée sur la figure 3b et à laquelle le carburant passe sans en être empêché à travers la couronne de pointes pour parvenir dans les orifices calibrés 7 du gicleur. Dans le mode de réalisation des figures 4a et 4b, l'arête de commande 22 de la douille 16 comporte des entailles radiales 41 dont chacune est destinée à un orifice calibré 7 du gicleur et qui ont une section triangulaire. Dans ce cas également, lorsque le moteur fonctionne à charge partielle, une partie seulement de la section de chaque orifice calibré 7 est libérée (figure 4a) et, par ailleurs, le jet de carburant passant par l'ori- fice calibré est désintégré par les entailles 41 en de nombreuses petites particules qui ont pour effet d'assurer une bonne combustion Par contre, lorsque le moteur fonctionne à pleine charge, le carburant peut passer librement par la section totale de tous les orifices calibrés (figure 4b). Il en est de même pour le mode de réalisation des figures 5a (charge partielle) et 5b (pleine charge) dans lequel l'arête de commande 22 de la douille 16 comporte au niveau de chaque orifice calibré du gicleur une entaille double 42 orientée radialement. Dans le mode de réalisation des figures Ga et 6b, l'arête de commande 22 suit régulièrement le pourtour de la douille 16 et les orifices calibrés 7 du gicleur sont disposés en deux rangées superposées dans la partie 3 du corps de la soupape. Lorsque le moteur fonctionne à charge partielle,~la section des orifices calibrés de la rangée supérieure n'est dégagée que partiellement et tous les orifices calibrés de la rangée inférieure sont totalement libérés (figure Ga). En régime à pleine charge, non seulement les orifices de la rangée inférieure, mais aussi tous ceux de la rangée supérieure sont libérés sur la totalité de leur section par laquelle le carburant peut passer (figure 6b). Lorsque - comme mentionné plus haut - la position de la surface de butée 35 est réglable, l'arête de commande 22 peut aussi occuper des positions intermédiaires lors de l'injection du carburant et donc la variation de la section des orifices calibrés du gicleur peut être légèrement moins importante que celle représentée sur les figures mentionnées. Selon une autre variante possible de réalisation du dispositif de l'invention, le pointeau peut être creux et la fonction de la douille destinée à faire varier la section des orifices calibrés du gicleur peut être assumée par une tige montée dans le pointeau creuxtde la manière représentée sur les figures 4 et 5 d'une demande de brevet antérieure déposée en Suisse sous le N" 10 653/77. REVENDICATIONS 1. Soupape d'injection de moteur à combustion interne à pistons alternatifs, comprenant un corps de gicleur qui pénètre dans la chambre de combustion du cylindre et qui loge intérieurement un pointeau qui coopère avec un siège, le corps de ce gicleur comportant plusieurs orifices calibrés qui sont répartis à sa circonférence et par lesquels le carburant peut sortir suivant le cycle du moteur pour pénétrer dans la chambre de combustion en soulevant le pointeau de son siège, soupape caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif (16) qui est indépendant du pointeau (12) et qui, lorsque le moteur est en régime à charge partielle, libère une partie de la section d'au moins certains des orifices calibrés (7) du gicleur (3), tandis que, lorsque le moteur marche à pleine charge, ce dispositif libère la totalité de la section de tous les orifices calibrés. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit dispositif (16) qui est disposé dans le corps (1) de la soupape de manière à pouvoir coulisser dans la direction de l'axe, comporte une arête de commande (22) qui, lorsque le moteur fonctionne en régime à charge partielle, modifie la section d'au moins une partie des orifices calibrés (7) du gicleur (3) sur leur côté d'entrée. 3. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite arête de commande (22) a une forme qui provoque le déchiquetage du jet de carburant.