Brevet FR2657123A1 — publié le 19910719

Soupape d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne à injection directe et à compression d'air L'invention concerne une soupape d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne à injection directe et à compression d'air, avec un corps d'injecteur présentant une tige d'injecteur qui forme une section annulaire de passage avec une aiguille d'injecteur montée en coulissement dans la tige, et avec un porte-injecteur bi- ressort pour recevoir deux ressorts de fermeture, le premier ressort de fermeture agissant en permanence sur l'aiguille d'injecteur, par l'intermédiaire d'un axe de pression central, et le deuxième ressort de fermeture agissant, par l'intermédiaire d'un élément de pression, sur une douille intermédiaire qui entoure l'axe de pression, qui tra- verse une rondelle intermédiaire intercalée entre le porte-injecteur et le corps d'injecteur, qui s'applique du côté frontal sur le corps d'injecteur en position de fermeture de l'aiguille d'injecteur et qui présente un évidement, du côté de l'aiguille d'injecteur, comme butée destinée à l'aiguille d'injecteur et limitant la longueur de course de la première phase, la longueur de course de la deuxième phase étant limitée par une paire d'épaulements constituée de la rondelle intermé- diaire et de la douille intermédiaire. On connaît par le brevet allemand n' 36 10 658 une soupape d'injection de carburant de ce type, dans laquelle la disposition de deux ressorts dans le porte-injecteur permet une gradation de l'injection, qui se traduit par un comportement amélioré en matière de bruit et de fumées. Etant donné que le mode de fonctionnement du système dépend de la longueur de course de la première phase ou encore de la course de préinjection, un réglage précis est nécessaire Le réglage à des va- leurs prédéterminées, 0,03 mm par exemple, s'effectue habituellement au banc d'essai de la pompe d'injection, à des températures ambiantes. Toutefois, lors d'essais effectués sur des moteurs, on a constaté que, du fait des températures élevées régnant dans la chambre de combustion, des écarts de la course de préinjection atteignant jusqu'à 100 % par rapport aux mesures effectuées au banc d'essai de la pompe apparaissent, écarts qui se traduisent par des quantités de pré- injection trop importantes, dans une mesure inadmissible. Dans des systèmes o l'on se contente de former l'allure d'injection ou encore d'influencer la quantité d'injection par degré d'angle de pompe à la pompe d'injection pendant un processus d'injection, la course de préinjection se modifie également en fonc- tion de la température, la butée de course se situant plus bas dans la plage de ralenti inférieure qu'à pleine charge et à des régimes éle- vés, ce qui peut entraîner, au ralenti, des ratées de jets individuels de carburant, et par suite un engorgement des orifices d'injection. C'est pourquoi il n'est pas possible, pour les valeurs concernant les moteurs, d'obtenir à des régimes élevés les faibles courses de pré- injection qui sont avantageuses. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes précités et d'obtenir, avec des moyens simples sur la soupape d'injection de carburant, que la course de préinjection soit maintenue constante indépendamment des modifications de température. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la section annulaire de passage de carburant est rétrécie de telle sorte que le transfert important de chaleur assure un équilibrage de température satisfaisant entre la tige d'injecteur et l'aiguille d'injecteur, ou que des moyens, qui présentent des coefficients différents de dilata- tion thermique et qui sont prévus dans la soupape d'injection, main- tiennent inchangée la longueur de course de la première phase en cas de modifications de température Dans le premier cas, des configura- tions supplémentaires de l'invention prévoient que la section de pas- sage soit réalisée en forme de passage annulaire d'environ 0,2 mm de largeur, et que l'aiguille d'injecteur présente un logement à fond plein qui s'étend centralement jusque peu avant le siège de soupape. Dans le second cas, des configurations supplémentaires de l'invention prévoient que les moyens en question soient constitués par une douille intermédiaire en deux parties, les deux parties consistant en une douille extérieure et une douille intérieure réalisées en matériaux présentant des dilatations thermiques différentes, et la douille inté- rieure, qui présente une dilatation thermique plus forte, maintenant, indépendamment des modifications de température, un écartement inter- médiaire avec l'aiguille d'injecteur qui est constant et qui corres- pondant à la longueur de course de la première phase, et que la douille intermédiaire en deux parties s'étende approximativement sur la totalité du logement de ressort, la douille intérieure étant assem- blée rigidement, à son extrémité supérieure, à l'extrémité inférieure de la douille extérieure. Le corps d'injecteur, dont la tige d'injecteur pénètre dans la chambre de combustion, est exposé à des températures de combustion élevées, qui produisent une dilatation de la tige d'injecteur brûlante et par suite une modification de la distance entre le siège de l'aiguille et la rondelle intermédiaire Grâce à la mesure proposée par l'invention, consistant à réaliser la plus étroite possible la section de passage du carburant entre la tige d'injecteur et l'aiguille d'injecteur, sans risque de blocage de l'aiguille ni de re- mise en cause de l'alimentation en carburant, la course de pré- injection reste largement conservée grâce au transfert de chaleur non entravé entre le corps d'injecteur et l'aiguille d'injecteur, et ce en dépit des niveaux de température différents qui résultent des dif- férentes plages de charge et de régime. Afin que l'aiguille d'injecteur puisse suivre plus rapidement les modifications de température de la tige d'injecteur, il est prévu de réaliser l'aiguille creuse, afin d'obtenir une capacité calorique réduite. Au lieu d'une section de passage ou encore d'un passage an- nulaire très étroit entre le corps d'injecteur et l'aiguille d'injecteur, une variante de l'invention prévoit une douille intermé- diaire en deux parties, dont les deux douilles présentent des coef- ficients différents de dilatation thermique, la douille intérieure, en tant que douille de dilatation présentant une dilatation thermique plus forte, agissant de telle sorte que la longueur de course de la première phase ou encore la course de préinjection reste largement maintenue, indépendamment des modifications de température. L'exposé qui suit décrit plus en détail l'invention à l'aide d'un exemple -de réalisation représenté sur les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une soupape d'injection de carburant avec un porteinjecteur bi-ressort et une douille intermédiaire en une pièce, la figure 2 représente, à une plus grande échelle, la partie in- férieure de la soupape d'injection de carburant, avec le passage an- nulaire étroit entre le corps d'injecteur et l'aiguille d'injecteur, la figure 3 représente la soupape d'injection de carburant avec une douille intermédiaire en deux parties, la figure 4 représente, à une plus grande échelle, la douille intermédiaire en deux parties dans la région inférieure du porte- injecteur bi-ressort. Une soupape d'injection de carburant 1, prévue pour un moteur à combustion interne à injection directe et à compression d'air, est constituée d'un porte-injecteur bi-ressort 2 qui est assemblé par un écrou d'accouplement 3, avec intercalation d'une rondelle intermé- diaire 4, à un corps d'injecteur 5 qui présente une tige d'injecteur a. Deux ressorts de fermeture 8,9, disposés coaxialement, sont lo- gés dans des logements de ressorts 6,7 du porte-injecteur bi-ressort 2, le ressort de fermeture en position supérieure 8 agissant en perma- nence, par l'intermédiaire d'un axe de pression central 10, sur l'aiguille d'injecteur 12 qui est montée en coulissement longitudinal dans le corps d'injecteur 5 Le ressort de fermeture en position infé- rieure 9 s'appuie, d'une part, contre un épaulement de pression 13 formé par le porte-injecteur 2 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un élément de pression 14, contre une douille intermédiaire 15 en une pièce qui entoure l'axe de pression 10, qui traverse la rondelle intermédiaire 4 et qui s'applique sur le côté frontal 16 du corps d'injecteur 5 La rondelle intermédiaire 4 est munie d'un évidement 17 qui limite la première phase ou encore la course de préinjection "a", et dans lequel, à l'atteinte de la pression d'ouverture, l'aiguille d'injecteur 12 s'enfonce jusqu'à la butée 17 a à l'encontre de la force du ressort de fermeture 8 La deuxième phase, ou encore la course d'injection principale "b", s'obtient par un épaulement 18 sur la douille intermédiaire 15 et par un épaulement complémentaire 19 formé par la rondelle intermédiaire 4. Un passage annulaire 20 particulièrement étroit, dont la largeur "c" est approximativement égale à 0,2 mm, est formé entre le corps d'injecteur 5 et l'aiguille d'injecteur 12 Par rapport à des injec- teurs conventionnels, on obtient ainsi un transfert de chaleur considérablement amélioré entre la tige d'injecteur 5 a et l'aiguille d'injecteur 12, le transfert de chaleur étant optimisé au moyen d'une aiguille 12 réalisée creuse, c'est-à-dire au moyen d'un logement à fond plein 12 a qui s'étend centralement jusque peu avant le siège de soupape. La référence 21 désigne encore l'alimentation en carburant, et la référence 22 l'évacuation d'huile de fuite. La figure 3 représente un autre exemple de réalisation de l'invention, dans lequel la douille intermédiaire 15 est réalisée en deux parties La partie située à l'extérieur est la douille extérieure a, et la partie située à l'intérieur est la douille intérieure 15 b. Les deux douilles sont réalisées dans des matériaux respectifs ayant des coefficients de dilatation différents. La douille intérieure 15 b est conçue comme douille de dilata- tion, et elle peut être assemblée rigidement à la douille extérieure a dans la région supérieure 11 La douille intérieure 15 b sert de butée de course 15 c pour l'aiguille d'injecteur 12, c'est-à-dire li- mite la course de préinjection "a". Le passage annulaire (non représenté), qui est ici présent entre le corps d'injecteur 5 et l'aiguille d'injecteur 12, correspond à ce- lui d'injecteurs conventionnels Mais comme un transfert de chaleur désavantageux modifierait la course définie de préinjection, la dila- tation thermique différente entre la tige d'injecteur 5 a et l'aiguille d'injecteur 12 est compensée par la butée de course 15 c de la douille de dilatation qui "suit" en quelque sorte l'augmentation de la tempé- rature, de sorte que la course de préinjection "a" demeure largement constante, indépendamment des modifications de température La pour- suite de la butée de course 15 c est obtenue par des températures d'huile de fuite accrues par suite de charges et de régimes élevés. REVENDICATIONS 1 Soupape d'injection de carburant pour des moteurs à combus- tion interne à injection directe et à compression d'air, avec un corps d'injecteur présentant une tige d'injecteur qui forme une section an- nulaire de passage avec une aiguille d'injecteur montée en coulis- sement dans la tige, et avec un porte-injecteur bi-ressort pour rece- voir deux ressorts de fermeture, le premier ressort de fermeture agis- sant en permanence sur l'aiguille d'injecteur, par l'intermédiaire d'un axe de pression central, et le deuxième ressort de fermeture agissant, par l'intermédiaire d'un élément de pression, sur une douille intermédiaire qui entoure l'axe de pression, qui traverse une rondelle intermédiaire intercalée entre le porte-injecteur et le corps d'injecteur, qui s'applique du côté frontal sur le corps d'injecteur en position de fermeture de l'aiguille d'injecteur et qui présente un évidement, du côté de l'aiguille d'injecteur, comme butée destinée à l'aiguille d'injecteur et limitant la longueur de course de la pre- mière phase, la longueur de course de la deuxième phase étant limitée par une paire d'épaulements constituée de la rondelle intermédiaire et de la douille intermédiaire, c a r a c t é r i S é e en ce que la section annulaire de passage de carburant est rétrécie de telle sorte que le transfert important de chaleur assure un équilibrage de température satisfaisant entre la tige d'injecteur ( 5 a) et l'aiguille d'injecteur ( 12). 2 Soupape d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section de passage est réalisée en forme de passage annulaire ( 20) d'environ 0,2 mm de largeur. 3 Soupape d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'aiguille d'injecteur ( 12) présente un lo- gement à fond plein ( 12 a) qui s'étend centralement jusque peu avant le siège de soupape. 4 Soupape d'injection de carburant pour des moteurs à combus- tion interne à injection directe et à compression d'air, avec un corps d'injecteur présentant une tige d'injecteur qui forme une section an- nulaire de passage avec une aiguille d'injecteur montée en coulis- sement dans la tige, et avec un porte-injecteur bi-ressort pour rece- voir deux ressorts de fermeture, le premier ressort de fermeture agis- sant en permanence sur l'aiguille d'injecteur, par l'intermédiaire d'un axe de pression central, et le deuxième ressort de fermeture agissant, par l'intermédiaire d'un élément de pression, sur une douille intermédiaire qui entoure l'axe de pression, qui traverse une rondelle intermédiaire intercalée entre le porte-injecteur et le corps d'injecteur, qui s'applique du côté frontal sur le corps d'injecteur en position de fermeture de l'aiguille d'injecteur et qui présente un évidement, du côté de l'aiguille d'injecteur, comme butée destinée à l'aiguille d'injecteur et limitant la longueur de course de la pre- mière phase, la longueur de course de la deuxième phase étant limitée par une paire d'épaulements constituée de la rondelle intermédiaire et de la douille intermédiaire, c a r a c t é r i S é e en ce que des moyens, qui présentent des coefficients différents de dilatation thermique et qui sont prévus dans la soupape d'injection, maintiennent inchangée la longueur de course de la première phase en cas de modifications de température. Soupape d'injection de carburant selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens sont constitués par une douille in- termédiaire ( 15) en deux parties, et en ce que les deux parties consistent en une douille extérieure et une douille intérieure ( 15 a,15 b) réalisées en matériaux présentant des dilatations thermiques différentes, la douille intérieure ( 15 b), qui présente une dilatation thermique plus forte, maintenant, indépendamment des modifications de température, un écartement intermédiaire avec l'aiguille d'injecteur ( 12) qui est constant et qui correspond à la longueur de course de la première phase. 6 Soupape d'injection de carburant selon la revendication 4 ou , caractérisée en ce que la douille intermédiaire ( 15) en deux par- ties s'étend approximativement sur la totalité du logement de ressort ( 7), la douille intérieure ( 15 b) étant assemblée rigidement, à son ex- trémité supérieure, à l'extrémité inférieure de la douille extérieure ( 15 a).