Brevet FR2715974A1 — publié le 19950811

L'invention concerne un injecteur comprenant une commande par électrovanne, prévu pour un moteur à combustion interne et possédant une aiguille d'injection appuyée sur un siège d'aiguille et une chambre de pres- sion entourant l'aiguille, un raccord haute pression et une canalisation d'amenée de carburant par laquelle du carburant (combustible) parvient d'une part dans la chambre de pression et d'autre part au côté arrière de l'aiguille d'injection, le côté arrière de cette aiguille pouvant être relié à une canalisation de décharge par une électrovanne disposée dans l'injecteur. Par le document EP 0 304 749 Bl, on connaît un tel injecteur, dans lequel une chambre de pression entou- rant l'aiguille d'injection dans la région de la buse, ainsi qu'une chambre de commande située sur le côté ar- rière de l'aiguille, sont alimentées sous pression en carburant arrivant par un raccord haute pression disposé latéralement sur l'injecteur, au-dessous de l'électro- vanne. Cette dernière comporte une tige de commande mo- bile axialement qui établit ou ferme une liaison entre la chambre de commande et un volume de décharge et commande ainsi l'injection. Une exécution de ce type demande beaucoup de place et la fixation de l'injecteur dans la culasse est en outre compliquée puisqu'il ne peut pas être bloqué par un écrou à chapeau dans l'alésage récepteur prévu dans la culasse. De plus, l'injecteur monté doit avoir une hau- teur minimale déterminée pour ne pas compliquer le mon- tage des canalisations de raccordement ou d'injection. Le but de l'invention est de modifier la construction d'un injecteur du type générique indiqué, de manière que la place nécessaire à son montage soit ré- duite à un minimum et que le montage de l'injecteur, de même que l'accès à l'injecteur et la fixation des canali- sations de raccordement, puissent devenir plus faciles. On obtient ce résultat par le fait qu'une pièce insérée ou insert de forme effilée, s'étendant au centre et contenant la canalisation d'amenée de carburant, in- sert qui est entouré de l'électrovanne, est disposé en position fixe dans le corps de l'injecteur, et le raccord haute pression est prévu en tête de l'injecteur et relié à la canalisation d'amenée de carburant. Grâce aux mesures prévues par l'invention, plus exactement en raison de la disposition particulière d'un insert contenant la canalisation d'amenée de carburant et s'étendant au centre du corps d'injecteur, ainsi que du raccord haute pression placé en tête de l'injecteur, ce- lui-ci peut être fixé simplement par vissage ou au moyen d'un écrou à chapeau dans la culasse. Le montage des ca- nalisations de raccordement ou d'injection, de même que l'accessibilité, sont considérablement simplifiés. De plus, grâce au raccord haute pression parti- culier, l'injecteur peut avoir une forme effilée et à sy- métrie de révolution. La place nécessaire au montage est également diminuée. Selon un mode de réalisation, l'électrovanne comporte une armature en forme de virole qui coopère avec une pièce antagoniste de distribution, ayant une forme annulaire, pièce qui est chargée par ressort et disposée axialement coulissante sur l'insert et qui commande au moins le débit volumique passant de la chambre de com- mande dans la canalisation de décharge. Selon un autre mode de réalisation, l'insert seul forme un siège de vanne ou l'insert et le corps d'injecteur forment chacun un siège de vanne pour la pièce antagoniste annulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de quatre exemples de réalisation non limi- tatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre un injecteur selon l'in- vention avec une électrovanne à deux voies et un piston de commande monté entre l'insert et l'aiguille d'injec- tion; - la figure 2 montre un injecteur de construction analogue, mais dans lequel une pièce de remplissage est interposée à la place d'un piston de commande entre l'insert et l'aiguille; - la figure 2a est un détail à plus grande échelle de l'injecteur selon la figure 2; la figure 3 montre un injecteur selon l'in- vention avec une électrovanne à trois voies et avec un piston de commande entre l'aiguille d'injection et l'in- sert; et i5 - la figure 4 montre un injecteur semblable, mais avec une pièce de remplissage à la place du piston de commande. Un injecteur 1 selon l'invention se compose es- sentiellement d'un dispositif d'injection de carburant 2 et d'une électrovanne 3 pour commander l'injection. Selon les figures 1 et 2, l'électrovanne est à deux voies et comporte un enroulement 4 dans un porte-bobine 5 et une armature 6 ayant la forme d'une virole pourvue d'un col- let intérieur 7. L'armature 6 est concentrique à une pièce antagoniste annulaire (en forme de virole) 8 s'ap- pliquant par un collet extérieur 9 contre le collet inté- rieur 7 de l'armature et coopérant avec celui-ci. Un res- sort de compression 10, placé entre l'armature 6 et la pièce antagoniste 8, s'appuie d'un côté sur un corps de base fixe 11 de l'injecteur et de l'autre côté contre le collet extérieur 9 de la pièce 8. La pièce antagoniste 8 est axialement mobile et guidée sur une pièce insérée ou insert 12 effilé et long, qui est disposé fixe au centre du corps de base 11 et traversé d'une canalisation d'amenée de carburant 13 partant d'un raccord haute pression 14 prévu pour une canalisation de raccordement ou d'injection (non représentée), raccord qui est situé de façon centrée à la tête de l'injecteur. L'insert 12 présente un siège de vanne 15 pour la pièce antagoniste 8, disposée longitudinalement cou- lissante et pourvue d'une arête de distribution qui co- opère avec ce siège et permet d'ouvrir ou de fermer un canal de liaison 16 s'étendant dans l'insert 12 au droit d'un tronçon de canal 16a orienté radialement. Le canal de liaison 16 part d'une chambre de commande 19 et relie, à la position de travail de la pièce annulaire de distri- bution 8, lorsque l'électrovanne 3 est actionnée, le côté arrière de l'aiguille d'injection à une canalisation de décharge 25. Selon la figure 1, la chambre de commande 19 est délimitée aux extrémités par l'insert 12 ainsi que par un piston de commande 18 qui coopère avec l'aiguille 17 du dispositif d'injection de carburant à buse 2. Dans la chambre de commande 19 débouchent un orifice d'étran- glement 20, communiquant avec la canalisation d'amenée de carburant 13, et un orifice d'étranglement 21 communi- quant avec le canal de liaison 16. Celui-ci est relié en permanence à l'orifice 20, raccordé en dérivation à la canalisation d'amenée de carburant. L'orifice d'étrangle- ment 21 peut être prévu dans une pièce conique séparée formant un embout 22 maintenu en position fixe dans un logement 23 de forme complémentaire de l'insert 12. Les étranglements définis permettent d'agir d'une part sur le mouvement de fermeture et d'autre part sur le mouvement d'ouverture de l'aiguille d'injection 17. De plus, grâce à la position particulière des étranglements 21, 22, la chambre de commande 19 est très pe- tite, ce qui permet de commander de façon plus précise l'allure de la courbe d'injection et la dose de carburant injectée. Au-dessus de l'armature 7 et de la pièce de distribution 8, se trouve une chambre de décharge 24 d'o part, à peu près verticalement, une canalisation basse pression ou de décharge 25. La canalisation d'amenée de carburant 13 - de même que le canal de liaison 16 - possède une orientation légèrement oblique dans l'insert 12, à l'extrémité infé- rieure duquel cette canalisation débouche dans une gorge annulaire 13a à laquelle se raccorde un tronçon de cana- lisation 13b passant par le corps de base 11, une pièce intermédiaire 26 et la buse 27 pour déboucher dans une chambre de pression 28 qui entoure l'aiguille 17. La ré- férence 29 désigne le siège d'o l'aiguille 17 est levée, contre la force d'un ressort et en sens contraire au sens d'écoulement, lors d'une réduction de la pres- sion dans la chambre de commande 19. Le carburant de fuite, venant de l'aiguille d'injection 17 et du piston de commande 18, est dirigé à travers une chambre à ressort 30 de l'aiguille 17 et un perçage 31 du corps de base i1 - perçage qui passe devant l'armature de i'électrovanne - jusque dans la chambre de décharge 24. Comme on peut le voir sur le dessin, la chambre à ressort 30 entoure le piston de commande 18 sur le côté arrière de l'aiguille 17. La figure 2 représente un injecteur 1 dont i'insert 12 possède un diamètre nettement plus petit et ayant une partie supérieure entourée d'une pièce rappor- tée 33, tandis que la partie inférieure est disposée fixe dans le corps de base 11 et pourvue d'un plus grand dia- mètre pour la formation d'un siège de vanne 15. C'est ici que l'arête de distribution en bas de la pièce 8 coopère avec le siège 15. A cet endroit se trouve aussi le tronçon 16a (figure 2a) du canal de liaison 16, lequel pré- sente un orifice d'étranglement défini 21 débouchant dans ce tronçon de canal 16a. Un autre orifice d'étranglement défini 20 est situé entre la canalisation haute pression 36 - reliée à la chambre de commande 19 - et la canalisation d'amenée de carburant 13. La chambre de commande 19 s'étend jusqu'au côté arrière de l'aiguille d'injection 17. Une pièce de rem- plissage 37 en forme de tige, maintenue en position fixe dans le corps de base 11, réduit le volume de cette chambre. Comme on peut le voir sur le dessin, la pièce de remplissage 37 est prévue entre l'insert 12 -et le côté arrière de l'aiguille 17 et la chambre de commande 19 s'étend tout au long de cette pièce depuis l'insert 12, lequel est suivi d'une rainure de liaison 39, jusqu'à l'aiguille 17. La liaison pour l'application de la haute pression au côté arrière de l'aiguille 17 est obtenue, outre par la rainure 39 précitée du corps 11, par res- sort en cuvette fendu 38 pressé contre l'aiguille 17 avec le soutien du ressort dans la chambre 30. Le raccord pour la canalisation basse pression ou de décharge 25 peut être prévu latéralement à l'extré- mité supérieure de l'injecteur 1, la canalisation 25 ayant d'abord une forme courbe et s'étendant ensuite verticalement vers le haut. L'injecteur selon les figures 3 et 4 possède une construction largement analogue, mais comporte une électrovanne 3 sous la forme d'une vanne à trois voies. La pièce 8, axialement mobile sur l'insert 12 contre la force d'un ressort, présente une arête de dis- tribution 8a à son extrémité inférieure et une arête de distribution 8b à son extrémité supérieure. La première coopère avec le siège conique 15 de l'insert 11 pour commander la liaison avec la haute pression, tandis que la seconde coopère avec le siège conique 41 sur le porte- bobine 5 pour commander la communication avec la dé- charge. Dans l'exécution selon la figure 3, le piston de commande 18 délimite la chambre de commande 19, laquelle communique en permanence avec la chambre à ressort 32 de l'électrovanne 3 par un canal de liaison 16 orienté obliquement. L'arête 8a de la pièce de distribution ouvre et ferme une canalisation haute pression 36 s'étendant transversalement, en dérivation, à partir de la canalisation d'amenée de carburant 13. Le collet extérieur 9 de cette pièce contient un perçage traversant 42 qui, lorsque l'électrovanne 3 est action- née, relie la chambre à ressort 32 à la canalisation basse pression 25 à travers un espace annulaire intermédiaire 43 défini par l'insert 12 et le porte-bobine 5 (figures 3, 4). Le carburant de fuite est évacué ici à travers la chambre à ressort 30 de l'aiguille 17, le perçage 31 du corps de base il, un trou 44 d'une pièce intermédiaire 45, un espace 46 pour les enroulements 4 de l'électro- vanne et un canal 47 débouchant dans la canalisation basse pression 25. L'exécution selon la figure 4 se distingue de celle de la figure 3 du fait que le piston de commande 18 est remplacé par la pièce de remplissage 37, qui est axialement fixe, de sorte que la chambre de commande 19 s'étend, à travers la rainure de liaison 39, jusqu'au côté arrière de l'aiguille d'injection 17. Des canalisa- tions de retour de fuite ne sont pas nécessaires pour cette exécution. Dans ce mode de réalisation avec une électro- vanne 3 à trois voies, la pièce de distribution 8, appli- quée par la force d'un ressort contre l'armature 6 de i'électrovanne, relie donc, par son extrémité dirigée vers la buse d'injection 2, le canal de liaison 16 à une canalisation haute pression 36 s'étendant en dérivation de la canalisation d'amenée de carburant 13 et débouchant dans une chambre à ressort 32 formée par l'armature et la pièce de distribution, et coupe simultanément, par son extrémité éloignée de la buse, la liaison entre le canal 16 et la conduite de décharge 25. Les injecteurs selon les figures 1 et 2 fonc- tionnent comme suit: Le carburant refoulé parvient, à travers le raccord haute pression 14 placé au centre et la canalisa- tion d'amenée de carburant 13, à la fois dans la chambre de pression 28 entourant l'aiguille 17 et au côté arrière de cette aiguille. Celle-ci est ainsi pressée sur son siège 29 par la force du ressort et par la force due à la pression dans la chambre de commande 19. Dès que l'élec- trovanne 3 à deux voies est actionnée, la pièce 8 est amenée à une position ouverte par l'armature 6 attirée, ce qui signifie que le côté arrière de l'aiguille et du piston de commande est détendu et que l'aiguille 17 est levée de son siège 29 sous l'effet de la pression plus élevée dans la chambre 28. Le fonctionnement des injecteurs selon les fi- gures 3 et 4 est le suivant: Le carburant refoulé parvient, à travers le raccord haute pression 14 placé au centre et la canalisa- tion d'amenée de carburant 13, dans la chambre de pres- sion 28 et au côté arrière de l'aiguille 17. L'électro- vanne 3 à trois voies commande à la fois la liaison avec la haute pression et la liaison avec la basse pression. A la position illustrée de la pièce de distribution 8, la communication avec la haute pression est établie tandis que la communication avec la basse pression est coupée. Quand l'électrovanne est excitée, la liaison haute pres- sion menant au côté arrière de l'aiguille est coupée et le côté arrière de l'aiguille d'injection est relié au côté basse pression. L'arête 8a de la pièce de distribu- tion 8 est appliquée contre le siège 15 et l'arête 8b est levée de son siège 41. REVENDICATIONS 1. Injecteur comprenant une commande par élec- trovanne, prévu pour un moteur à combustion interne et possédant une aiguille d'injection appuyée sur un siège d'aiguille et une chambre de pression entourant l'ai- guille, un raccord haute pression et une canalisation d'amenée de carburant par laquelle du carburant (combustible) parvient d'une part dans la chambre de pression et d'autre part au côté arrière de l'aiguille d'injection, le côté arrière de cette aiguille pouvant être relié à une canalisation de décharge par une élec- trovanne disposée dans l'injecteur, caractérisé en ce qu'une pièce insérée ou insert (12) de forme effilée, s'étendant au centre et contenant la canalisation d'ame- née de carburant (13), insert qui est entouré de l'élec- trovanne (3), est disposé en position fixe dans le corps de l'injecteur, et le raccord haute pression (14) est prévu en tête de l'injecteur et relié à la canalisation d'amenée de carburant (13). 2. Injecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'électrovanne (3) comporte une armature en forme de virole (6) qui coopère avec une pièce antago- niste de distribution (8) ayant une forme annulaire, pièce qui est chargée par ressort et disposée axialement coulissante sur l'insert (12) et qui commande au moins le débit volumique passant de la chambre de commande (19) dans la canalisation de décharge (25). 3. Injecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'insert (12) seul forme un siège de vanne (15) ou l'insert et le corps d'injecteur forment chacun un siège de vanne (15; 41) pour la pièce annulaire de distribution (8). 4. Injecteur selon une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'insert (12) contient un canal de liaison (16) qui part de la chambre de commande (19) et par lequel, à la position de travail de la pièce annulaire de distribution (8), alors que l'électrovanne est actionnée, le côté arrière de l'aiguille d'injection peut être relié à la canalisation de décharge (25). 5. Injecteur selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'électrovanne (3) est une vanne à deux voies dont la pièce de distribution (8), appliquée par la force d'un ressort contre l'armature (6), commande l'ouverture du canal de liaison (16), lequel présente un orifice d'étranglement (21) défini et coopère avec la ca- nalisation de décharge (25). 6. Injecteur selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le canal de liaison (16) commu- nique en permanence avec un orifice d'étranglement défini (20) s'étendant en dérivation à partir de la canalisation i5 d'amenée de carburant et débouchant dans la chambre de commande (19). 7. Injecteur selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'électrovanne (3) est une vanne à trois voies dont la pièce de distribution (8), appli- quée par la force d'un ressort contre l'armature (6), re- lie, par son extrémité dirigée vers la buse d'injection (2), le canal de liaison (16) à une canalisation haute pression (36) s'étendant en dérivation de la canalisation d'amenée de carburant (13) et débouchant dans une chambre à ressort (32) formée par l'armature de l'électroaimant et la pièce de distribution, et coupe en même temps, par son extrémité éloignée de la buse d'injection, la liaison entre le canal de liaison (16) et la canalisation de dé- charge (25). 8. Injecteur selon une des revendica- tions 1 à 4, 7, caractérisé en ce qu'un piston de com- mande (18), coopérant avec l'aiguille d'injection (17), et l'insert (12) délimitent les extrémités de la chambre de commande (19) et qu'une chambre à ressort (30), entou- rant le piston de commande (18) et située sur le côté ar- rière de l'aiguille d'injection (7), est reliée par une il canalisation de retour de carburant de fuite (31) à la canalisation de décharge. 9. Injecteur selon une des revendica- tions 1 à 4, 7, caractérisé en ce qu'une pièce de rem- plissage (37) en forme de tige est prévue entre l'insert (12) et le côté arrière de l'aiguille d'injection (17), la chambre de commande (19) s'étendant depuis l'insert (12), à travers une rainure de liaison (39), le long de cette pièce de remplissage (37) jusqu'à l'aiguille d'in- jection (17).