Brevet FR2534632A1 — publié le 19840420

" Buse d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne L'invention concerne une buse d'injection de car- burant pour moteurs à combustion interne avec un corps de buse, dans lequel sont prévus un siège de soupape fixe par rapport au boitier et un alésage d'injection conique, et dans lequel est monté, à coulissement, un pointeau de soupape s'ouvrant à l'opposé du sens d'écoulement du car- burant et contre l'action d'un ressort de fermeture, ce pointeau de soupape comportant une surface ou arête d'étanchéité coopérant avec le siège de soupape fixe par rapport au boîtier, à laquelle se raccorde un téton, coni- que d'étranglement pénétrant dans l'alésage d'injection. Les buses d'injection de ce type sont de préférence utilisées dans les moteurs Diesel à chambres de combus- tion divisées Dans le cas de ces buses d'injection, le déroulement de l'injection peut être modulé dans de larges limites et adapté aux nécessités des moteurs à combustion interne, en ce qui concerne la quantité de carburant, la pression du carburant et la forme du jet d'injection. Un inconvénient de ces buses d'injection également désignées sous le terme de buses à téton d'étranglement, est toutefois que la section transversale et la géométrie de la fente d'étranglement formée entre le téton d'étran- glement et la paroi de l'alésage d'injection, se modifie au cours du temps du fait des dép 8 ts en provenance des gaz de combustion, à la suite de quoi la composition des gaz d'échappement, la consommation et d'autres valeurs du moteur, se modifient de façon non souhaitable. Dans le cas d'une buse d'injection connue du type ci-dessus mentionné (DE-A 27 09 917), le téton d'étran- glement et une première partie de l'alésage d'injection, sont réalisés sous une forme conique Grâce à cette con- formation, on obtient en premier lieu que la section trans- versale de la fente d'étranglement augmente déjà lors de la première course partielle du pointeau de soupape et que la quantité du carburant débitée s'adapte déjà dans le domaine de charge partielle à la demande de puissance considérée Toutefois, même dans cette réalisation, la fente d'étranglement peut s'encombrer de produits de dépôts en provenance des gaz brûlés, parce que, lorsque la soupape est fermée, une fente d'étranglement définie s'étendant vers l'arrière jusqu'au siège de la soupape, est ménagée En outre, l'écoulement-du carburant est dévié au voisinage du tét 6 N d'étranglement, ce dont il peut résulter des séparations non souhaitables entre l'écoule- ment de carburant et les parois environnantes. L'invention a pour objet un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce que le siège de soupape est formé sur le corps de buse à l'intérieur de l'alésage d'injection, la partie du pointeau comportant la surface ou arête d'étanchéité se prolongeant sans étagement par le téton d'étranglement, l'angle de cône du téton d'étran- glement étant au maximum supérieur de 1,50 à l'angle de c 8 ne de l'alésage d'injection. Cette disposition présente l'avantage que, lorsque la soupape est fermée, le téton d'étranglement remplit à peu près complètement l'alésage d'injection et que la fente résiduelle subsistant au débouché de l'alésage d'in- jection est si étroite qu'une cokéfaction est évitée dans une large mesure, Certaines particularités de réalisation conformes à l'invention permettent des perfectionnements avantageux du dispositif décrit plus haut. Il est particulièrement avantageux que l'alésage d'injection con-ique ait un angle au sommet constant sur toute sa longueur On obtient ainsi que l'écoulement du carburant-au voisinage-du téton d'étranglement ne soit pas dévié et qu'en conséquence, il n'intervienne aucune séparation défavorable entre l'écoulement du carburant et les parois environnantes. Une étanchéité irréprochable du siège de soupape, dans la position de fermeture du pointeau de soupape, est obtenue lorsque la partie du pointeau de soupape située en avant du téton d'étranglement, est également réalisée sous forme conique, l'angle du cone de cette partie étant plus petit que l'angle du cÈne de l'alésage d'injection, tandis que, à la transition entre cette partie et le téton d'étranglement, est ménagée une arête d'étanchéité coopérant avec le siège de soupape fixe par-rapport au boîtier. Pour améliorer la conformation et le-guidage du jet, il peut être prévu, sur le téton d'étranglement, un téton de mise en forme du jet faisant saillie hors de l'alésage d'injection dans la position de fermeture du pointeau de soupape. Pour obtenir, au cours de l'injection, une transi- tion nettement marquée entre une phase de pré-injection et une phase principale d'injection, et pour empêcher une ouverture trop rapide du pointeau de soupape, il est en outre-proposé, conformément à l'invention, que l'action du ressort de fermeture du pointeau de soupape se déroule avec une croissance progressive, ou bien de préférence, une croissance brusque après une première course partielle. 2534 ê 32 Un exemple de réalisation de l'invention est repré- senté sur les dessins ci-joints, et est décrit ci-après la figure 1 représente une vue latérale et par- tiellement en coupe, d'un corps de buse d'une buse d'in- *Jection, la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail du corps de buse de la figure 1. La buse d'injection comprend un corps de buse 10 dans lequel est monté, de manière à pouvoir coulisser, un pointeau de soupape 12 Sur la face frontale supérieure du corps de buse 10, est prévue une rainure annulaire'14 à partir de laquelle un perçage 16 aboutit à une chambre de pression 18 Dans la zone de cette chambre de pression 18, le pointeau de soupape 12 est muni d'un ressort de pression 20 à l'emplacement de transition vers une partie de pointeau à épaulement 22 Cette partie de pointeau coopère avec un siège de soupape prévu sur le corps de buse 10, comme il sera décrit en détail dans la suite. Le corps de buse 10 est susceptible d'être bloqué, de manière connue, par un écrou fileté sur un support de buse non représenté, qui comprend un canal d'amenée de carburant correspondant à la rainure annulaire 14 ainsi qu'un ensemble de ressort de fermeture qui, par l'inter- médiaire d'une pièce de pression, agit sur un axe 24 du pointeau de soupape 12. Le corps de buse 10 comporte un perçage conique étagé 26, partant de la chambre de pression 18 et aboutis- sant à un alésage d'injection 28, lequel débouche sur le bore frontal 30, côté chambre de combustion, du corps de buse 10 L'alésage d'injection 28 est également réalisé sous forme conique avec, sur toute sa longueur, le même angle de cone constant a Une zone médiane 32 de la paroi de l'alésage d'injection joue le r 8 le de siège de soupape pour le pointeau de soupape 12, lequel comporte une arête d'étanchéité 34 coopérant avec la zone ou le siège de soupape 32 Cette arête d'étanchéité 34 est formée à l'emplacement de transition entre la partie conique 22 et une partie de pointeau 36 s'y raccordant, et dont l'angle de cône b est supérieur d'environ 1 à l'angle de cône a de l'alésage d'injection 28 L'angle de cone c de la partie de pointeau 22 est inférieur à-l'angle de cone a de l'alésage d'injection 28 Dans la zone ou dans le siège de soupape 32 de l'alésage d'injection 28, se raccorde une zone 38 dans laquelle s'étend la partie de pointeau 36, dans la position de fermeture du pointeau de soupape 10 Cette partie de pointeau 36 remplit la fonction du téton d'étranglement des buses classiques à téton d'étranglement, et elle est en conséquence désignée dans ce qui suit également sous le nom de téton d'étran- glement 36 Dans la pos ition de fermeture du pointeau de soupape 12, le téton d'étranglement 36 remplit la zone 38 de l'alésage d'injection 28 à l'exception d'une fente d'étranglement très étroite 40 disparaissant en direction du siège de soupape 32, cette fente résultant des angles de cône différents a et b de l'alésage d'injection 28 et du téton d'étranglement 36 Au téton d'étranglement 36 se raccorde un téton de mise en forme du jet 42 qui, dans la position de fermeture du pointeau de soupape 12, fait saillie hors du corps de-buse 10. La buse d'injection ainsi représentée fonctionne pratiquement comme une buse classique à téton d'étrangle- ment Lors du début d'un processus d'injection, l'arête d'étanchéité 34 du pointeau de soupape 12 décolle du siège de soupape 32 et libère tout d'abord un passage étranglé entre la paroi de l'alésage d'injection et le téton d'étranglement 36, passage à travers lequel est éjectée une quantité de pré-injection de carburant Après une course partielle prédéterminée du pointeau de soupape 12, le téton d'étranglement 36 se trouve retiré vers le haut dans une mesure telle, à partir de la zone 38 de 253 632 l'alésage d'injection 28, qu'il n'y a plus d'effet d'étran- glement et que la quantité d'injection principale de carburant peut passer A la fin d'un processus d'injec- tion, l'ensemble de ressort de fermeture prévu dans le support de buse ramène le pointeau de soupape 12 dans la position de fermeture représentée Afin que le pointeau de soupape 12 ne s'ouvre pas trop rapidement, le ressort de fermeture exerce avantageusement un effort augmentant progressivement, ou bien un effort augmentant brusquement après une première course partielle du pointeau de soupa- pe 12 Cela peut être obtenu, de façon connue, en pré- voyant un piston d'appui, sollicité par le carburant, pour un ressort de fermeture unique, ou bien en prévoyant un second ressort, qui est mis en action ou hors d'action après la première course partielle du pointeau de soupape. Il résulte, de la disposition décrite, l'avantage que, dans la position de fermeture du pointeau de soupape 12, l'alésage d'injection 28 est presque complètement rempli par le pointeau de soupape ou bien par le téton d'étranglement 36, si bien qu'une cokéfaction de la fente d'étranglement 10 est évitée dans une large mesure En outre, l'écoulement du carburant dans l'alésage d'injec- tion 28 n'est pas dévié, si bien qu'également, aucune séparation n'a lieu entre cet écoulement et les parois environnantes Pour maintenir le jet d'injection autant que possible fermé sur lui-même, la section transversale de sortie, située dans le plan de la paroi frontale 30 de l'alésage d'injection 28, devrait être maintenue aussi petite que possible Dans le cas d'un exemple de réalisa- tion pratique, on a choisi pour la section transversale de sortie un diamètre de 1,25 mm Pour l'angle de cône a du trou d'injection 28, il a été proposé 15 à 30 Partant de ces valeurs, il peut être prévu, pour le pointeau de soupape 12, un diamètre inférieur au diamètre des réali- sations classiques Il en résulte également une réduction des masses en mouvement et des sollicitations plus rédui- tes sur le siège de soupape. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Buse d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne avec un corps de buse, dans lequel sont prévus un siège de soupape fixe par rapport au bol- tier et un alésage d'injection conique, et dans lequel est monté, à coulissement, un pointeau de soupape s'ou- vrant à l'opposé du, sens d'écoulement du carburant et contre l'action d'un ressort de fermeture, ce pointeau de soupape comportant une surface ou arête d'étanchéité coopérant avec le siège de soupape fixe par rapport au boitier, à laquelle se raccorde un téton, conique d'étran- glement pénétrant dans l'alésage d'injection, buse caractérisée en ce que le siège de soupape ( 32) est formé sur le corps de buse ( 10) à l'intérieur de l'alésage d'injection ( 28), la partie ( 22) du pointeau comportant la surface ou arête d'étanchéité ( 34) se prolongeant sans étagement par le téton d'étranglement ( 36), l'angle de cone (b) du téton d'étranglement ( 36) étant au maximum supérieur de 1,50 à l'angle de cône (a) de l'alésage d'injection ( 28). ) Buse d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alésage d'injection ( 28) présen- te sur toute sa longueur, un angle de cône (a) constant. ) Buse d'injection selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie ( 22) du pointeau de soupape ( 12) placée en amont du téton d'étranglement ( 36) est également réalisée sous forme conique, l'angle de cone (c) de cette partie ( 22) étant inférieur à l'angle de cône (a) de l'alésage d'injection ( 28), tandis qu'à la transition entre cette partie ( 22) et le téton d'étranglement ( 36) est formée une arête d'étanchéité ( 34) coopérant avec le siège de soupape ( 32) fixé par rapport au boîtier. ) Buse d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, sur le téton d'étranglement ( 36), est placé un téton supplémentaire ( 42) de mise en forme du jet faisant saillie hors du trou d'injection ( 28), dans la position de fermeture du pointeau de soupape ( 12). 50) Buse d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'action du ressort de fermeture du pointeau de soupape ( 12) a une allure croissant progressivement ou bien par exemple, une allure croissant brusquement après une première course partielle.