Brevet FR2607555A1 — publié le 19880603

"Soupape d'injection de carburant à commande électro- magnétique, notamment pour moteur alimenté en hydrocarbure" Etat antérieur L'invention concerne une soupape d'injection de carburant de moteurs à combustion interne, avec une surface de siège de soupape et un pointeau de soupape prévus dans un corps d'injecteur, qui possède une première section de guidage travaillant avec la surface d'étanchéité et la surface de siège de soupape et en amont de celle-ci, ainsi qu'une deuxième section de guidage située en amont de celle-ci, la première et la deuxième section de guidage possédant à cette occasion des surfaces plates réparties de manière régulière sur la périphérie, à peu près parallè- lement à l'axe longitudinal du pointeau de soupape et, guidant avec leur périphérie, le pointeau de soupape dans un perçage traversant. On connait déjà des soupapes d'injection de carburant pour lesquelles le pointeau de soupape est guidé dans le corps d'injecteur au moyen de deux sections de guidage, prévues avec un intervalle entre elles. Ces deux sections de guidage sont chacune formées comme des carrés, dont les coins sont arrondis et servent au guidage du pointeau de soupape dans le corps d'injecteur. Il s'est révélé que le carburant injecté par la soupape d'injection de carburant, dans la tuyauterie d'aspiration d'air forme un cone d'injection, dont le profil est influencé par le guidage plus ou moins parallèle du pointeau de soupape, dans lecorps d'injecteur et pour lequel dans la projection des surfaces des carrés, le cône de carburant présente une concentration en carburant plus importante que dans la projection des coins des carrés. La configu- ration des sections de guidage du pointeau de soupape, en carré et un basculement indésirable du pointeau de soupape par rapport à l'axe longitudinal de soupape ne conduisent pas seulement à des modifications dans le débit fixe s'écoulant grâce à la soupape d'injection de carburant ouverte, en fonction de la position angulaire du pointeau de soupape, mais au contraire également à une répartition inégale indésirable du carburant, le long du cane de carburant pulvérisé, faisant qu'il arrive une répartition inégale du carburant dans les différents cylindres du moteur à combustion interne, si la soupape d'injection de carburant alimente différents cylindres de moteur en carburant. L'influence indésirable de la position angu- laire du pointeau de soupape sur le débit fixe de la soupape d'injection de carburant et la répartition inégale en carburant du carburant pulvérisé, se renforce encore si il est prévu en aval du pointeau de soupape une plaquette mince avec quatre perçages, en dehors de la section de guidage en forme de carré, du fait que le pointeau de soupape peut tourner autour de son axe longitudinal de pointeau de soupape et ainsi, selon la position en rotation du pointeau de soupape par L'intermédiaire des surfaces du carré, le carburant qui s'écoule atteint une fois un perçage dans la plaquette, ou bien est conduit par la surface de plaquette, vers les perçages. Avantages de l'invention La soupape d'injection de carburant selon l'invention est caractérisée en ce que la première section de guidage possède cinq surfaces et que la deuxième section de guidage présente cinq surfaces, elle possède par contre l'avantage de ce que l'influence de la position angulaire du pointeau de soupape se limite principalement au débit traversant de carburant de la soupape d'injection de carburant et à la répartition égale du carburant injecté. Des perfectionnements et des améliorations avantageux de la soupape d'injection de carburant sont caractérisés en ce que le nombre des surfaces de la première section de guidage est plus grand de un que le nombre des perçages dans la plaquette et que le nombre des surfaces de la deuxième section de guidage est plus grand de un que le nombre des perçages dans la plaquette. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté de manière simplifiée dans les dessins et expliqué plus en détail dans la description suivante. - la figure 1 représente une soupape d'injection de carburant selon l'invention, la figure 2 représente une couche dans la soupape d'injection de carburant selon la figure 1, à une échelle différente, - la figure 3 représente une coupe le long de la ligne III-III, la figure 4 une coupe le long de la ligne IV-IV. La soupape d'injection de carburant représentée par exemple a la figure 1, pour une installa- tion d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à compression de mélange et allumage commandé possède un carter de soupape 1, en matériau ferro-magnétique, dans lequel est disposée une bobine d'électro-aimant 3, sur un support de bobine 2. La bobine d'électroaimant 3 possède une alimentation en courant au moyen d'une pri- se de courant 4, qui est noyée dans un anneau en matière plastique 5 entourant partiellement le carter de soupape 1. Le support de bobine 2 de la bobine d'électro- aimant 3 repose dans une enceinte de bobine 6 du carter de soupape 1, sur une tubulure de raccordement 7 amenant le carburant, par exemple de l'essence, qui émerge par- tiellement dans le carter de soupape 1. Le carter de soupape 1 englobe partiellement un corps d'injecteur 9, du côté opposé à la tubulure de carburant 7. Entre une surface frontale 11 de la tubulure de raccordement 7 et une plaque de butée 12 qui présente une certaine épaisseur pour un réglage précis de la soupape, qui est appuyé sur un épaulement intérieur 13 du carter de soupape 1, se trouve un induit cylindrique 14. L'induit 14 se compose d'un matériau magnétique, non sujet à la corrosion et se trouve à une distance radiale limitée d'un décrochement magnétique et conducteur du carter de soupape 1, formant de cette manière un entrefer magnétique annulaire, coaxial dans le carter de soupape 1. Sur ses deux côtés frontaux, l'induit 14 possède un premier perçage borgne 15 et un deuxième perçage borgne 16, coaxiaux, le deuxième perçage borgne 16 débouchant à cette occasion dans le corps d'in- jecteur 9. Le premier perçage borgne 15 et le deuxième perçage borgne 16 sont reliés ensemble au moyen d'une ouverture coaxiale 17. Le diamètre de l'ouverture 17 est plus petit que le diamètre du deuxième perçage borgne 16. La section d'extrémité de l'induit 14 qui est tournée vers le corps d'injecteur 9 est réalisée sous la forme d'une zone de déformation 18. Cette zone de déformation 18 a pour but, en entourant un corps de maintien 28, qui forme une partie d'un pointeau de soupape 27 et qui émerge dans le deuxième perçage borgne 16, de relier mécaniquement l'induit 14 avec le pointeau de soupape 27. La saisie'du corps de maintien par la zone de déformation 18 de l'induit 14 est réalisée par la pression du matériau de la zone de déformation 18 dans une gorge 29 se trouvant sur le corps de maintien 28. Un ressort de pression 30 s'appuie au fond du premier perçage borgne 15, avec l'une de ses extrémités et s'appuie de l'autre côté sur un insert tubulaire 31 qui est fixé par vissage ou bien par matage dans la tubulure de raccordement 7 et qui tend à soumettre l'in- duit 14 et le pointeau de soupape 27 à une force située du côté opposé à la tubulure de raccordement 7. Le pointeau de soupape 27 traverse un perçage traversant 34 dans la plaque de butée 12, avec un jeu radial et est guidé avec un jeu radial limité dans un perçage de guidage 35 du corps d'injecteur 9. Un évidement 37, conduisant du perçage traversant 34 jusqu'à la périphérie de la plaque de butée 12 est prévu dans la plaque de butée 12. Son ouverture est plus grande que le diamètre du pointeau de soupape 27, dans la zone o il est entouré de la plaque de butée 12. Le pointeau de soupape 27 possède deux sections de guidage 39 et 40, séparées axialement l'une de l'autre au moyen d'une section de liaison 38 de petit diamètre et qui placent ainsi le pointeau de soupape 27 dans le perçage de guidage 35, ainsi qu'elles libèrent un passage axial pour le carburant. La deuxième section de guidage 39 est à cette occasion tournée vers la plaque de butée 12, alors que la première section de guidage 40 se trouve en aval de la deuxième section de guidage 39. Selon l'invention, la première et la deuxième section de guidage 39, 40 sont conformées en carrés, dont les sur- faces planes 41, réparties régulièrement sur la périphé- rie, se développent à peu près parallèlement à l'axe longitudinal du pointeau de soupape et dont les coins arrondis 42 guident le pointeau de soupape 27 dans le perçage de guidage 35. Le carburant qui est amené par la tubulure de reccordement 7 peut continuer à s'écouler au travers des sections d'écoulement formées entre les surfaces 41 et le perçage de guidage 35, sur les sections de guidage 39, 40. Une section cylindrique 43, de petit diamètre, se raccorde à la première section de guidage 40 et il y est raccordée une section conique 44. On peut voir à la figure 2, qui représente une section de la figure 1, que la transition entre la section cylindrique 43 et la section conique 44 forme un siège étanche 47, qui provoque, par son concours avec une surface conique de siège de soupape 48 usinée dans le corps d'injecteur 9, une ouverture ou respectivement une fermeture de la soupape d'injection de carburant. La surface conique de siège de soupape 48 du corps d'injec- teur 9 se poursuit, dans la direction opposée à l'induit 14, en une ouverture cylindrique de corps d'injecteur 49. La fin du corps d'injecteur 9, dans la direction op- posée à l'induit 14, forme un côté plat 51, qui est in- terrompu par l'embouchure de l'ouverture de corps d'in- jecteur 49. Une plaquette 55 s'appuie sur le côté plat 51 du corps d'injecteur 9. La fixation de la plaquette 55 sur le côté plat 51 est assurée au moyen d'une douille usinée 58. La plaquette 55 est bridée entre un fond d'un perçage borgne 61 de la douille usinée 58 et le côté plat 51 du corps d'injecteur 9. Le bridage de la plaquette 55 entre le corps d'injecteur 9 et la douille usinée 58 est réali- sé en ce que la douille usinée 58 est vissée avec un filetage intérieur 64, sur un filetage extérieur 65, usiné à la périphérie du corps d'injecteur 9. Afin d'assurer la position de la douille usinée 58, rela- tivement au corps d'rinjecteur 9, une fois le vissage effectué, la douille usinée 58 peut être matée dans une rainure extérieure 68 du corps d'injecteur 9, au moyen d'un talon de matage 66. La bordure de la douille usinée 58 qui est tournée vers l'induit 14 peut constituer un talon de matage 66. Pour réaliser le matage, celui-ci sera replié vers l'intérieur, dans la rainure extérieure 68. Entre la bordure formant le talon de matage 66 et le fond 60 de la douille usinée 58 s'étend la surface d'en- veloppe du perçage borgne 61, qui est formée sur presque toute sa longueur par le filetage intérieur 64. La douille usinée 58 peut simultanément servir à assurer axialement une bague d'étanchéité 69, entourant radialement le corps d'injecteur 9, comme représenté dans la figure 1. Disposé coaxialement dans le fond 60 de la douille usinée 58, vient s'emboucher un perçage usiné 70, de section de préférence cylindrique, qui débouche d'un autre côté dans une arête de préparation 71 pointue. Dans la plaquette 55 se trouvent plusieurs perçages 80, qui passent d'amont en aval de la plaquette 55. En amont de la plaquette 55, les perçages 80 commen- cent dans l'ouverture de corps d'injecteur 49. Relativement à l'axe longitudinal de la soupape d'injection de combus- tible, l'axe médian 81 des perçages 80 présente aussi bien une composante radiale, qu'également tangentielle. Le fonctionnement de la soupape d'injection de combustible est le suivant: Lorsque la bobine d'électro-aimant 3 est parcourue par un courant, l'induit 14 est tiré en direction de la tubulure de raccordement 7. Le pointeau de soupape 27, qui est relié rigidement à l'induit 14, se soulève, avec son siège d'étanchéité, de la surface conique de siège de soupape 48, entre siège d'étanchéité 47 et surface conique de siège de soupape 48, une section d'écoulement 48 est libérée, le carburant peut arriver aux perçages 80, au travers de l'ouverture de corps d'injec- teur 49. Les perçages 80 sont soumis de la part du car- burant à un écoulement à forte chute de pression, du fait que ceux-ci formant la section d'écoulement la plus étroite à l'intérieur de la soupape d'injection de car- burant. La taille des perçages 80 détermine ainsi le débit du carburant pulvérisé, le spécialiste parle à cette occasion de "calibrage". Le jet de carburant sor- tant des perçages 80 est dirigé sur le perçage usiné 70. La vitesse d'impact est à cette occasion si grande que l'on peut parler d'un "choc". Les gouttelettes individuelles de carburant sont éclatées et pulvérisées, du fait de la haute énergie cinétique, lors de l'impact sur le perçage usiné 70. La conséquence de cela est, qu'en aval de l'érête usinée 71, un brouillard de carburant quitte la soupape d'injection de carburant. Ce brouillard de carburant forme un bon mélange avec l'air d'aspiration du moteur à combustion interne. On obtient avec la soupape d'injection de carburant une très bonne préparation de carburant. Les meilleurs résultats sont atteints pour une épaisseur de 0,3 mm pour la plaquette 55, lorsque le diamètre du perçage usiné 70 est de 2,2 mm et la longueur de 5 mm. Le diamètre des perçages 80 dépend de chaque cas d'application, il se situe dans la zone comprise entre 0,15 et 0,35 mm. Dans la plaquette 55, les perçages 80 sont prévus à intervalles réguliers les uns des autres. Dans les soupapes d'injection de carburant connues de ce genre, la premiere et la deuxième section de guidage sont conformées en carrés. On aboutit à cette occasion à une dépendance indésirable du débit fixe de carburant à la position angulaire du pointeau de soupape et à une répartition en poids inégale dansle cône d'injection de carburant pour le carburant injecté. Selon l'invention et comme représenté en coupe dans les figures 3 et 4, la premiere et la deuxième section de guidage présentent alors chacune une surface 41 en plus, qu'il n'est prévu de perçage 80 dans la plaquette 55. Dans l'exemple de réalisation prévu, quatre perçages 80 sont prévus dans la plaquette 55, de telle sorte que selon l'invention,la première et la deuxième section de guidage sont conformées comme des pentagones. De par la configuration en pentagone des sections de guidage 39, 40, on n'obtient pas seulement une répartition plus régulière du carburant injecté, mais aussi un meilleur guidage axial du pointeau de soupape 27 dans le corps d'injecteur 9, de telle sorte que la tendance au coincement du pointeau de soupape 27 est limitée, ce qui favorise une répartition en poids régulière dans le cône de carburant pulvérisé. Les avantages représentés ne s'entendent pas seulement que pour une soupape d'injection de carburant qui présente une plaquette 55 en aval de la surface du siège de la soupape 48, mais au contraire ces avantages sont également obtenus pour une soupape d'injection de carburant qui ne possède aucune plaquette 55 et aucune douille usinée 58. Une amélioration de l'égalité de répartition du carburant pulvérisé et du débit fixe est ainsi fournie pour toute soupape d'injection de carburant qui possède une première section de guidage 40 et une deuxième section de guidage 39, la première et la deuxième section de guidage 39, 40 étant à cette occasion formées en pentagone, selon les figures 3 et 4. R E VE N D I C A T I 0 N S 1 ) Soupape d'injection de carburant pour installations d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, avec une surface de siège de soupape et un pointeau de soupape prévus dans un corps d'injecteur, qui possède une première section de guidage travaillant avec la surface d'étanchéité et la surface de siège de soupape et en amont de celle-ci, ainsi qu'une deuxième section de guidage située en amont de celle-ci, la première et la deuxième section de guidage possédant à cette occasion des surfaces plates réparties de manière régulière sur la périphérie, à peu près parallèlement à l'axe longitudinal du pointeau de soupape et, guidant avec leur périphérie, le pointeau de soupape dans un perçage traversant, caractérisée en ce que la première section de guidage (40) possède cinq surfaces. 2 ) Soupape d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième section de guidage (39) présente cinq surfaces. 3 ) Soupape d'injection de carburant pour installations d'injection de carburant de moteur à combustion interne, avec une surface de siège prévue dans un corps d'injecteur, une plaquette avec des perçages disposée en aval de la surface de siège de soupape et un pointeau de soupape, qui possède une section d'étanchéité travaillant avec la surface de siège de soupape et en amont de celle-ci une première section de guidage, ainsi qu'en amont de celle-ci une deuxième section de guidage, la première et la deuxième section de guidage possédant à cette occasion des surfaces plates régulièrement réparties à la périphérie et s'étendant à peu près parallèlement à l'axe longitudinal de pointeau et guidant avec leur périphérie le pointeau de soupape dans un perçage de guidage, caractérisée en ce que le nombre des surfaces de la première section de guidage (40) est plus grand de un il que le nombre des perçages (80) dans la plaquette (55). 4 ) Soupape d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que le nombre des surfaces (41) de la deuxième section de guidage (39) est plus grand de un que le nombre des perçages (80) dans la plaquette (55).