Brevet FR2544022A1 — publié le 19841012

La présente invention se rapporte à un injecteur de carburant pour moteurs diesel, du type comprenant un corps d'injecteur ayant: un alésage de guidage axial et cylindrique, une chambre de pression dans laquelle s'ouvre l'alésage de guidage, -un canal d'alimentation en carburant sous pression, qui s'ouvre dans la chambre de pression, un siège de clapet conique communiquant avec la chambre de pression et ayant un diamètre d'ouverture infé- rieur au diamètre de l'alésage de guidage cylindrique, une saillie d'extrémité étroite,- une cavité formée dans la saillie d'extrémité étroite du corps d'injecteur et ayant une partie cylindrique dans laquelle s'ouvre le siège conique, au moins un orifice de sortie du carburant formé dans la cavité, une aiguille d'injecteur déplaçable axialement dans le corps d'injecteur afin de commander le passage de carburant entre la chambre de pression et la cavité, l'aiguille d'injecteur ayant: une tige cylindrique montée coulissante dans l'alésage de guidage du corps d'injecteur et soumise à l'action de moyens élastiques qui la rappelle vers la chambre de pression, une partie d'extrémité coopérant avec le siège conique du corps d'injecteur, et une partie intermédiaire entre la partie cylindri- que et la partie d'extrémité. Dans les injecteurs connus du type présenté ci- dessus, la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur qui coopère avec le siège conique dans le corps d'injecteur afin de commander le passage de carburant entre la chambre de pression et la quavité, a la forme d'une pointe conique De tels injecteurs connus sont normalement utilisés dans des moteurs à injection directe, c'est-à-dire ceux dans lesquels le carburant est injecté directement dans une chambre de 2 a 5,:J combustion formée dans la tête de piston. Dans les moteurs à injection indirecte (c'est-à- dire les moteurs dans lesquels le carburant est injecté dans une chambre de précombustion formée dans la tête de cylindre et communiquant avec la chambre de combustion), des injec- teurs à jet annulaire ou à téton sont normalement utilisés, et permettent de diminuer la vitesse d'augmentation de la pression de combustion. Cependant, dans les injecteurs à jet annulaire ou à téton, la partie terminale de l'aiguille d'injecteur est exposée à la combustion qui s'effectue dans la chambre de précombustion, et ceci est dommageable à la durée de vie et à la sécurité opérationnelle de l'injecteur. L'objet de la présente invention est de proposer un injecteur du type présenté ci-dessus, et qui peut être utilisé avantageusement même dans des moteurs équipés de chambres de précombustion, tout en évitant les inconvénients mentionnés ci-dessus des injecteurs à jet annulaire, et en assurant un fonctionnement plus régulier du moteur avec une consommation spécifique en carburant plus faible et des émissions d'échappement réduites. Afin d'atteindre ce but, la présente invention propose un injecteur de carburant pour moteurs diesel, du type présenté ci-dessus, caractérisé en ce que la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique coopérant avec le siège conique du corps d'injec- teur, et un tronçon final cylindrique qui s'engage dans la partie cylindrique de la cavité, la longueur du tronçon final cylindrique étant inférieure à la course de levée de l'ai- guille d'injecteur et le jeu entre le tronçon final cylindri- que de l'aiguille d'injecteur et la partie cylindrique de la cavité étant tel qu'il permet au carburant d'être aspiré par dépression vers la cavité pendant la phase-initiale de levée de l'aiguille d'injecteur, au cours de laquelle le tronçon final cylindrique est engagé dans la partie cylin- drique de la cavité. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se réfé- rant aux dessins annexés, sur lesquels: les figures 1 et 2 représentent deux injecteurs de carburant de l'état de la technique, pour moteurs diesel, en coupe axiale, les figures 3 et 4 représentent, en coupe axiale, deux injecteurs similaires à ceux représentés sur les figures 1 et 2, mais réalisés conformément à la présente invention, la figure 5 représente un détail de l'injecteur de la figure 3 à une plus grande échelle, la figure 6 est une vue similaire & la figure 5 représentant l'aiguille d'injecteur dans la position totale- ment ouverte, la figure 7 est une vue similaire à la figure 5 d'une variante de réalisation de l'invention, la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 de la variante représentée sur la figure 7, et les figures 9, 10 et 11, sont des vues similaires à la figure 5 de trois autres variantes de réalisation de l'injecteur. L'injecteur de l'état de la technique représenté sur la figure 1 comprend un corps, désigné de manière géné- rale par la référence 1, ayant un alésage de guidage axial et cylindrique 2 qui s'ouvre dans une chambre de pression 3. Un canal d'alimentation en carburant 4 est formé dans le corps 1 et s'ouvre dans la chambre de pression 3. Le fond de la chambre de pression 3 présente un siège de clapet conique 5 avec un diamètre d'ouverture infé- rieur au diamètre de l'alésage de guidage cylindrique 2. Le corps 1 présente une étroite saillie d'extrémité la, dans laquelle est formée une cavité 6 ayant une partie cylindrique 7 dans laquelle s'ouvre le siège conique 5. La saillie la du corps 1-présente au moins un trou 8 à proximité de son extrémité libre, afin de décharger le carburant à partir de la cavité 6. Dans l'exemple représenté, trois trous 8 sont formés, mais le nombre et la position de ces trous peuvent être changés conformément aux caractéristiques du moteur sur lequel l'injecteur est destiné à être monté- Le diamètre des trous 8 est normalement de l'ordre de 2 à 3 dixièmes de millimètre. Dans l'alésage de guidage 2 du corps d'injecteur 1, une tige cylindrique 9 d'une aiguille d'injecteur est montée coulissante, cette aiguille d'injecteur ayant une partie d'extrémité 10 qui a la forme d'une pointe conique coopérant avec le siège conique 5 du corps d'injecteur 1, afin de commander le passage du carburant de la chambre de pression 3 vers la cavité 6. L'aiguille d'injecteur présente une partie intermé- diaire entre la tige 9 et la pointe 10, cette partie inter- médiaire comprenant une partie conique Il et une partie cylindrique 12 Pendant le fonctionnement de l'injecteur, la pression du carburant alimenté par le canal 6 dans le sens de la flèche F 2 s'exerce sur la partie intermédiaire tronconique il de l'aiguille, dans la chambre de pression 3, en soulevant l'aiguille d'injecteur et en ouvrant la communication entre la chambre de pression 3 et la cavité 6, à l'encontre de l'action de-moyens de rappel élastiques qui sollicitent la tige 9. Le jeu entre la tige 9 et l'alésage cylindrique 2 est extrêmement petit (de l'ordre de 2 millièmes de milli- mètre) a Lin d'empêcher le carburant d'être aspiré entre la surface externe de la tige 9 et la surface interne de l'alésage 2. Dans l'injecteur de l'état de la technique repré- senté sur la figure 2, les parties qui correspondent à celles de l'injecteur représenté sur la figure 1 ont été désignéespar les mêmes références numériques augmentées de 100. L'injecteur représenté sur la figure 2 diffère de ' celui représenté sur la figure 1 dans la mesure o le siège conique 105 est espacé de la chambre de pression 103 et est formé à l'extrémité d'une partie étroite l Olb du corps d'injecteur 101 et porte la saillie l Ola contenant la cavité 106. Dans la partie 101 b du corps d'injecteur est montée coulissante, avec un jeu considérable (de l'ordre de 2 mm) une partie cylindrique 112 de l'aiguille d'injecteur, qui est reliée à la pointe conique 110 au moyen d'une partie tronconique 113 et d'une partie cylindrique 114. L'injecteur conforme à l'invention et représenté sur la figure 3 des dessins diffère de l'injecteur de l'état de la technique représenté sur la figure 1 dans la mesure o la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique 15 coopérant avec le siège conique du corps d'injecteur 1 et un tronçon final cylindrique 16 qui s'engage dans la partie cylindrique 7 de la cavité 6 et est monté coulissant dans cette partie cylindrique 7. Comme cela est représenté de manière détaillée sur les figures 5 et 6, la longueur A du tronçon final cylindri- que 16 de l'aiguille d'injecteur est inférieure à la course de levée B de l'aiguille d'injecteur. Le rapport entre la longueur A et la course B dépend du type de moteur et peut varier en pratique entre 0,6 et 0,8. Le jeu entre le tronçon cylindrique 16 et la partie cylindrique de la cavité est tel qu'il permet au carburant pressurisé d'être aspiré vers la cavité 6 au cours de la phase initiale de levée de l'aiguille d'injecteur, pendant laquelle le tronçon final cylindrique 16 est encore engagé dans la partie cylindrique 7 de la cavité. En pratique, le diamètre du tronçon cylindrique 16 peut être de deux à trois centièmes de millimètre inférieur au diamètre de la partie cylindrique 7 de la cavité 6. La variante de l'invention qui est représentée sur la figure 4, diffère de la solution de l'état de la technique représentée sur la figure 2 dans la mesure o la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique 115 coopérant avec un siège conique 105, et un tronçon final cylindrique 116 qui s'-engage dans la partie > 5 4022 cylindrique 107 de la cavité 106 et coulisse dans cette partie 107. Les proportions du tronçon cylindrique 116 et de son jeu par rapport à la partie cylindrique 107 de la cavité 106 correspondent à celles écrites en référence aux figures 3, 5 et 6. Dans les deux modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, la présence du tronçon cylindrique 16, 116 permet au carburant d'être aspiré par l'intervalle annu- laire entre les parties 16-7, 116-107 dans la phase initiale d'ouverture de l'aiguille d'injecteur, en assurant une réduc- tion considérable des tressautements, qui sont un caractère typique des moteurs diesel à la fois du type à injection directe et du type à injection indirecte, et en assurant ain- si-un fonctionnement moins bruyant avec une consommation spécifique de carburant plus faible et des émissions d'échap- pement réduites. Les figures 7 et 8 représentent une variante de la solution des figures 3, 5 et 6, dans laquelle l'aiguille d'injecteur présente un tronçon de transition intermédiaire entre le tronçon tronconique 15 et le tronçon final cylindri- que 16, ce tronçon de transition étant constitué par une partie 17 de profil courbe et une partie 16 a cylindrique qui, dans la position fermée de l'aiguille, s'étend à l'intérieur du siège conique 7. Dans la variante représentée sur la figure 9, la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur présente un prolongement du tronçon cylindrique 16 sous la forme d'une- partie cylindrique 18 de plus petit diamètre, destinée à réduire le volume de la cavité 6 dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur. Dans la variante de la figure 10, l'aiguille d'in- jecteur présente un prolongement du tronçon cylindrique 16 qui a la forme d'une partie convexe 19, laquelle occupe par- tiellement le volume de la cavité 6 dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur, et dans la figure 11, il est prévu un prolongement du tronçon cylindrique 16 ayant la forme d'une partie sensiblement hémisphérique 20 qui occupe complè- tement la cavité dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur, afin de réduire encore plus les émissions d' échappement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention-. Par exemple, la longueur (A) du tronçon final cylin- 1 q drique 16 ou 116 de l'aiguille d'injecteur peut être environ la moitié de son diamètre. 2544 022 REVENDICATIONS 1 Injecteur de carburant pour moteurs diesel, comprenant: un corps d'injecteur ( 1,101) ayant un alésage de guidage axial et cylindrique ( 2) , une chambre de pression ( 3,103) dans laquelle s'ouvre l'alésage de guidage ( 2), un canal d'alimentation ( 4,104) en carburant sous pression et qui s'ouvre dans la chambre de pression ( 3,103), un siège de clapet conique ( 5,105) communiquant avec la chambre de pression ( 3,103) et ayant un diamètre d'ouverture inférieur au diamètre de l'alésage de guidage - cylindrique ( 2), une étroite saillie d'extrémité (la, 10 la), une cavité ( 6,106) formée dans l'étroite saillie d'extrémité (la 101 a) du corps d'injecteur ( 1, 101) et ayant une partie cylindrique ( 7, 107) dans laquelle s'ouvre le siège conique ( 5,105), au moins un orifice ( 8,108) de sortie du carbu- rant, qui est ménagé dans la cavité ( 6,106), une aiguille d'injecteur mobile axialement dans le corps d'injecteur ( 1,101) afin de commander le passage de carburant entre la chambre de pression ( 3,103) et la cavité ( 6,106), l'aiguille d'injecteur ayant: une tige cylindrique ( 9,109) coulissant axialement dans l'alésage de guidage ( 2) du corps d'injecteur ( 1,101) etosoumise à l'action de moyens de rappel élastiques qui la rappellent vers la chambre de pression ( 3,103), une partie d'extrémité ( 15-16; 115-116) qui coopère avec le siège conique ( 5,105) du corps d'injecteur ( 1,101), et une partie intermédiaire ( 11-12; 111-112) entre la partie cylindrique ( 9,109) et la partie d'extrémité ( 15- 16; 115-116), caractérisé en ce que la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique ( 15,115) coopé- rant avec le siège conique ( 5,105), et un tronçon final- cylindrique ( 16,116) qui est engagé dans la partie cylin- drique ( 7,107) de la cavité ( 6,106) et coulisse dans cette partie cylindrique ( 7,107), la longueur (A) du tronçon final cylindrique ( 16, 116) étant inférieure à la course de levée (B) de l'aiguille d'injecteur, et le jeu entre le tronçon final cylindrique ( 16,116) de l'aiguille d'injecteur et la partie cylindrique ( 7,107) de la cavité ( 6,106) étant tel qu'il permet au carburant d'être aspiré par une dépression vers la cavité ( 6,106) pendant la phase initiale de levée de l'aiguille d'injecteur, au cours de laquelle le tronçon final cylindrique ( 16,116) est engagé dans la partie cylin- drique ( 7,107) de la cavité ( 6,106). 2 Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du tronçon final cylindrique ( 16,116) de l'aiguille d'injecteur est de 2 à 3 centièmes de milli- mètre inférieur au diamètre de la partie cylindrique ( 7,107) de la cavité ( 6,106). 3 Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur (A) du tronçon final cylindrique ( 16, 116) de l'aiguille d'injecteur est environ la moitié de son diamètre. 4 Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon tronconique ( 15,115) de la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur est directement formé en position adjacente au tronçon final cylindrique ( 16,116). Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a un tronçon de transition intermédiaire ( 17, 16 a) entre le tronçon tronconique ( 15,115) de la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur et le tronçon final cylindrique ( 16,116). 6 Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la longueur (A) du tronçon final cylindrique ( 16,116) à la levée (B) de l'aiguille d'injec- teur est compris entre 0,6 et 0,75. 7 Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur présente un tronçon final ( 18; 19; 20) qui est formé comme un prolongement du tronçon cylindrique ( 16) et réduit le volume de la cavité ( 6) dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur.