Brevet FR2503797A1 — publié le 19821015

Injecteurs de carburant permettant l'alimentation en carburant de moteurs à combustion interne à allumage par compression La présente invention concerne des injecteurs de carburant permettant d'alimenter en carburant des moteurs à combustion interne ou à explosion à allumage par compression, du type comprenant un corps dans lequel est menagé un alésage, un orifice de sortie à l'une des extrémités de l'alésage, un siège formé dans l'alésage près de l'orifice de sortie, un élément de soupape pouvant coulisser à l'intérieur de l'alésage et ayant une forme qui lui permet de coopérer avec le siège pour commander le débit de carburant à travers l'orifice de sortie en provenance d'un orifice d'entrée, et un organe élastique dont le rôle est de pousser l'élément de soupape en contact avec le siège, ledit élément de soupape délimitant une surface sur laquelle le carburant qui arrive sous pression audit orifice d'entrée peut agir pour éloigner dudit siège l'élément de soupape contre l'action dudit organe élastique. Le carburant est délivré aux injecteurs d'un moteur au moyen d'une pompe à carburant, le carburant étant à haute pression et les injecteurs étant reliés à des sorties de pompe, dans la plupart des cas par des canalisations à haute pression. Lorsque l'alimentation en carburant d'un injecteur cesse, la pression qui règne dans les passages délimités dans la pompe, dans les canalisations et dans les passages de l'injecteur chute rapidement à une valeur résiduelle. Cette chute de pression est prévue pour assurer que l'élément de soupape vient rapidement en contact avec le siège pour éviter un "gouttage" de l'injecteur. Le déplacement de l'élément de soupape par rapport à son siège et l'arrêt du débit de carburant donnent naissance à une onde de pression dans la colonne de carburant, et cette onde de pression revient à la pompe, d'où elle se réfléchit vers l'injecteur. Si la montée de pression au niveau de l'injecteur est suffisante, l'élément de soupape est soulevé de son siège en permettant un nouveau débit de carburant. Cela est appelé dans la technique "injection secondaire", et doit être évité. L'objectif de la présente invention est de procurer un injecteur de carburant sous une forme simple et commode dans laquelle le risque d'injection secondaire soit réduit au minimum. Selon l'invention, dans un injecteur de carburant du type spécifié ci-dessus, ledit élément de soupape est divisé en deux parties qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans 1 'alésage, l'injecteur coMportant des moyens qui permettent au carburant sous pression arrivant dudit orifice d'entrée d'agir sur les surfaces opposées entre lesdites parties, au moins lorsque l'élément de soupape est dans sa position fermée,et des moyens servant à limiter le degré de séparation desdites parties, les aires des surfaces des parties sur lesquelles la pression de carburant peut agir en provoquant la séparation de ces parties étant sensiblement égales mais plus grandes que l'aire de ladite surface mentionnée en premier lieu. On va maintenant décrire trois exemples d'injecteurs de carburant conformes à l'invention, en se référant aux dessins ci-joints, qui sont des vues en élévation de côté et en coupe partielle de certaines parties des injecteurs. Comme le montre la figure 1 des dessins, l'injecteur comprend un corps désigné par le repère numérique 10 et qui a une forme cylindrique avec une surface périphérique à gradin permettant de fixer le corps à un porte-injecteur. Le corps 10 est muni d'un alésage 11 qui se termine dans un orifice de sortie 12 et qui définit, près de l'orifice de sortie, un siège 13. Près de ce siège, l'alésage s'agrandit en formant une chambre 14 qui est reliée, au moyen d'un passage 15 ménagé dans le corps, à un orifice d'entrée de carburant qui se trouve dans le porte-injecteur et qui, en service, est relié à un orifice de sortie de la pompe d'injection de carburant. A l'intérieur de l'alésage 11 se trouve un élément de soupape qui est désigné dans son ensemble par le repère numérique 16,mais qui se compose de deux parties 17 et 18. La partie 18 a une forme qui lui permet de coopérer avec le siège en empêchant le débit de carburant provenant de la chambre 14 de traverser l'orifice de sortie 12, et cette même partie 18 délimite dans la chambre 14 une surface sur laquelle le carburant sous pression peut agir en soulevant l'élément de soupape de son siège. Pendant le fonctionnement, sur la partie 17 s'engage une butée de ressort qui porte l'une des extraites d'un ressort dont le rôle est de pousser l'élément de soupape en contact avec le siège. Dans la position fermée de l'élément de soupape, dans laquelle la partie 18 est en contact avec le siège, les deux parties 17 et 18 sont rapprochées au maximum l'une de l'autre mais entre les deux est formée une chambre, désignée dans son ensemble par le repère numérique 19, qui communique avec le passage 15. En service, le carburant sous pression qui est délivré par le passage 15 entre dans les chambres 14 et 19, mais les aires des surfaces opposées des parties 17 et 18 qui s'offrent dans la chambre 19, tout en étant égales, sont plus grandes que l'aire de la surface de l'élément de soupape qui s'offre dans la chambre 14. Le carburant sous pression qui agit sur les surfaces de la partie 17 a pour effet de provoquer la séparation des parties 17 et 18, et le degré de déplacement axial relatif de ces parties est limité par une liaison mécanique désignée par le repère numérique 20.Cette liaison mécanique permet à la partie 17 de se déplacer dans la direction opposée au siège contre l'action du ressort, mais, une fois que le déplacement autorisé s'est effectué, la pression de fluide agissant sur la surface de la partie 18 qui s'offre dans la chambre 14 éloigne les deux parties 17 et 18 du siège. Par conséquent du carburant passe par l'orifice de sortie 12 dans le moteur correspondant. Lorsque le débit de carburant cesse et que la pression qui règne dans le passage 15 tombe, les parties de l'élément de soupape se rapprochent du siège, en empêchant ainsi le carburant de continuer à passer par l'orifice de sortie 12.Il est possible que les parties 17 et 18 viennent en contact l'une avec l'autre avant que la partie 18 soit arrivée sur le siège, et on peut s'assurer ce résultat en prévoyant un orifice de section restreinte, comme représenté par le repère numérique 21, dans la partie du passage 15 qui mène à la chambre 14. A la fermeture de l'élément de soupape, une onde de pression prend naissance dans le passage 15, mais, avant que la partie 18 de l'élément de soupape puisse se déplacer en permettant une injection secondaire, la partie 17 doit s'être déplacée de la distance autorisée par rapport à la partie 18. Un tel déplacement de la partie 17 absorbe l'onde de pression, si bien que l'injection secondaire de carburant se trouve évitée. Une fois que l'onde de pression est passée, la partie 17 revient en contact avec la partie 18. Dans le dispositif qui est représente sur la fiqure 2, la butée mécanique 20 est remplacée par un "sas" hydraulique. Comme le montre la figure 2, les parties 22 et 23 correspondant respectivement aux parties 17 et 18 de l'élément de soupape définissent un ensemble piston-cylindre qui est désigné dans son ensemble par le repère numérique 24. Du carburant sous pression peut arriver dans le cylindre qui est formé dans la partie 22, par un orifice 25 qui est initialement ouvert sur le passage 15 mais qui, une fois que la partie 22 s'est déplacée d'une distance prédéterminée, est mis hors de communication avec le passage 15. Pendant qu'il est en communication avec le passage 15, la pression de carburant qui règne dans le passage 15 a pour effet de provoquer la séparation des parties 22 et 23 de l'élément de soupape, comme dans l'exemple de la figure 1. Mais lorsque l'orifice 25 est fermé, il ne se produit plus de déplacement relatif, et les parties 23 et 22 se rapprochent alors sous l'action de la pression de carburant agissant sur la partie 23. Le carburant peut par conséquent passer par l'orifice de sortie 12 et, pendant la continuation du déplacement de l'élément de soupape, un passage 26, qui communique avec le cylindre formé dans la partie 22, est mis en communication avec un canal d'écoulement, qui en fait est une chambre délimitée dans le porte-injecteur. La pression qui règne dans le cylindre tombe donc, en permettant ainsi aux deux parties de l'élément de soupape de venir en contact l'une avec l'autre. Lorsque le débit de carburant cesse, les deux parties de l'élément de soupape se rapprochent jusqu'S prendre la position représentée sur la figure 2 des dessins. Au cas où une onde de pression apparaît dans le passage 15, la partie 22 de l'élément de soupape se soulève en absorbant l'onde de pression sans qu'il se produise d'injection secondaire.Il y a lieu de noter que les aires des surfaces opposées des parties de l'élément de soupape qui sont initialement exposées à la pression régnant au niveau de l'orifice d'entrée sont sensiblement égales et sont plus grandes que l'aire de la surface de l'élément de soupape dans la chambre 14. Lorsque le sas hydraulique se forme, les aires des surfaces opposées des parties de l'élément de soupape qui sont encore exposées à la pression régnant au niveau de l'orifice d'entrée, ces aires étant respectivement l'aire du gradin annulaire de la partie 23 et l'aire de la surface terminale annulaire de la partie 22, sont plus petites que l'aire de la surface dans la chambre 14. Les parties 22 et 23 se deplacent donc unitairement contre l'action du ressort. Le passage 26 peut éventuellement être supprimé. Dans ce cas, une fois que les deux parties de l'élément de soupape se sont séparées sous l'action d'une augmentation de pression, elles restent séparées jusqu'à ce que la pression qui règne au niveau de l'arrivée de carburant tombe à la fin de l'alimentation en carburant. Elles se rapprochent ensuite ensemble du siège jusqu'à ce que l'orifice 35 se rouvre. Les parties 22 et 23 continuent à se rapprocher du siège tandis que la partie 22 se rapproche de la partie 23. L'exemple représenté sur la figure 3 est une forme plus pratique de l'injecteur représenté sur la Figure 2, et fonctionne d'une manière similaire à la variante de la igure 2, dans laquelle le passage 26 est supprimé. Comme le montre la figure 3, les parties 27 et 28 qui correspondent aux parties 22 et 23 de la figure 2 définissent à nouveau un ensemble piston-cylindre, la partie 27 formant le cylindre 29 et la partie 28 le piston 30. Le cylindre 29 délimite deux lumières 31 qui sont en communication constante avec le passage 15 d'arrivée de carburant. Dans la position fermée de l'injecteur, la partie 27 s'engage sur la partie 28 sous l'action du ressort d'injecteur, et un gradin 33 formé sur le piston 30 s'offre alors au-delà des ouvertures des lumières dans le cylindre.L'espace annulaire 32 formé entre le cylindre 29 et la partie réduite du piston qui est formée par le gradin 33 communique avec le passage d'arrivée de carburant de telle sorte que les faces terminales de ces deux parties sont exposées à la pression qui règne dans le passage 15 d'arrivée de carburant, et les aires respectives de ces faces sont plus grandes que l'aire de l'autre surface de la partie 28, du fait que, dans la position fermée de l'injecteur, la partie de la surface terminale est protégée par le siège de la pression qui règne dans le passage 15 d'arrivée de carburant. Lorsque la pression qui règne dans le passage d'arrivée de carburant augmente, la partie 27 se soulève contre l'action du ressort, comme dans les exemples précédents, et le déplacement relatif des parties 27 et 28 se poursuit jusqu'd ce que le piston coupe l'espace 32 de la pression qui règne dans le passage d'arrivée de carburant et crée un sas hydraulique. Les deux parties 27 et 28 se rapprochent alors contre l'action du ressort en permettant au carburant de passer, dans cet exemple, par des orifices de sortie 34. Lorsque la pression tombe, les deux parties se rapprochent du siège, et lorsque la partie 28 vient en contact avec le siège, la partie 27 continue son déplacement jusqu'à venir toucher la partie 28. Comme dans les exemples précédents, le déplacement initial de la partie 27 par rapport à la partie 28 sert à absorber l'onde ou les ondes de pression qui prennent naissance à la fermeture de l'injecteur. Il y a lieu de noter que le soulèvement combiné des parties 27 et 28 par rapport au siège est limité de façon à garantir que le sas hydraulique formé dans l'espace 32 n'est pas supprimé au moment où les parties 27 et 28 arrivent en bout de course. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant permettant d'alimenter en carburant un moteur à combustion interne à allumage par compression, l'injecteur comprenant un corps (10) dans lequel est ménagé un alésage, un orifice de sortie à l'une des extrémités de l'alésage (li), un siège (13) formé dans l'alé- sage (11) près de l'orifice de sortie (12), un élément de soupape (16) pouvant coulisser à l'intérieur de l'alésage (11) et dont la forme lui permet de coopérer avec le siège (13) pour commander le débit de carburant à travers l'orifice de sortie (12) en provenance d'un orifice d'entrée (15) et un organe élastique dont le rôle est de pousser l'élément de soupape en contact avec le siège, ledit élément de soupape (16) délimitant un surface sur laquelle le carburant sous pression qui arrive audit orifice d'entrée (15) peut agir pour éloigner du siège l'élément de soupape, contre l'action dudit organe élastique caractérisé en ce que ledit élément de soupape (16) est divisé en deux parties qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre dans ledit alésage (il), et en ce que ledit injecteur comporte des moyens permettant au carburant sous pression qui arrive dudit orifice d'entrée (15) d'agir sur des surfaces opposées entre lesdites deux parties au moins lorsque l'élément de soupape est dans sa position fermée, et des moyens (20) servant à limiter le degré de séparation desdites deux parties (17, 18), les aires desdites surfaces opposées étant sensiblement égales mais plus grandes que l'aire de ladite surface men tionnée en premier lieu. 2. Injecteur de carburant selon la revendication l, caractérisé en ce que les moyens qui servent à limiter le degré de séparation desdites deux parties de l'élément de soupape sont une liaison mécanique. 3. Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un orifice de section restreinte disposé entre ledit orifice d'entrée et une chambre délimitée par une partie agrandie dudit alésage, ladite surface mentionnée en premier lieu s'ouvrant à l'intérieur de ladite chambre. 4. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens servant à limiter le degré de séparation desdites parties est un sas hydraulique qui se forme après un déplacement relatif limité desdites deux parties (22, 23) sous l'action du carburant sous pression au niveau dudit orifice d'entrée. 5. Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites surfaces opposées ont une forme qui leur permet de définir un ensemble piston cylindre (22, 23) une lumière étant prévue dans la paroi du cylindre qui, dans la position fermée de l'élément de soupape, s'ouvre sur une lumière prévue dans le corps qui communique avec ledit orifice d'entrée, lesdites lumières étant mises hors de communication lorsque lesdites deux parties de l'élément de soupape se déplacent l'une par rapport à l'autre en créant ainsi le sas hydraulique. 6. Injecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un passage (26) formé dans l'une desdites deux parties, ledit passage communiquant avec le cylindre et s'ouvrant sur un canal d'écoulement après que lesdites deux parties (22, 23) de l'élé- ment de soupape se sont déplacées unitairement d'une distance prédéterminée, contre l'action dudit organe élastique. 7. Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le cylindre de l'ensemble pistoncylindre et ledit passage sont formés dans la partie (22) de l'élément de soupape la plus éloignée du siège. 8. Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface opposée de la partie de l'élément de soupape qui coopère avec le siège a une forme qui lui permet de former un piston (30) pouvant coulisser à l'intérieur d'un cylindre formé dans la surface opposée de l'autre partie, une lumière (31) étant ménagée dans la paroi du cylindre et étant en communication constante avec ledit orifice d'entrée (15), un gradin (33) étant formé dans ledit piston (30) pour délimiter avec la paroi du cylindre un espace annulaire (32) qui débouche sur ladite lumière dans la position fermée de l'élément de soupape, ladite lumière, après un déplacement relatif prédéterminé desdites deux parties, étant recouverte par le piston de façon à créer un sas hydraulique dans ledit espace.