Brevet FR2712933A1 — publié le 19950602

L'invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne, comprenant une ai- guille d'injection appuyée sur son siège de soupape par la pression du carburant, ainsi qu'une liaison à haute pression menant dans la zone avant de l'injecteur et en plus dans la zone arrière de celui-ci, la zone arrière de l'injecteur pouvant être détendue par une soupape de com- mande et l'aiguille d'injection, entourée d'une chambre d'injection, pouvant être soulevée en même temps de son siège de soupape. Par le document DE-OS 20 28 442, on connaît un injecteur dans lequel du combustible sous haute pression pénètre dans une chambre d'injection ainsi que dans une chambre de pression prévue à l'extrémité d'aiguille éloignée du côté injection. Dès que la chambre de pression est mise en communication avec une conduite de décharge par une soupape de commande à pilotage piézoélectrique, la haute pression dans la chambre de pression chute fortement et l'aiguille d'injection se soulève de son siège de soupape. Le but de l'invention est de prévoir, sur un injecteur du type générique indiqué ci-dessus, des dispo- sitions permettant d'établir un déroulement variable de l'injection, ainsi que, en cas de besoin, une préinjec- tion pouvant être choisie dans une large mesure libre- ment. Conformément à l'invention, on obtient ce ré- sultat par le fait que l'aiguille d'injection est entou- rée d'une aiguille creuse qui, quand la zone arrière de l'injecteur est détendue, permet la transmission de la haute pression à la chambre d'injection, et que des moyens de commande sont prévus pour ralentir le mouvement d'ouverture de l'aiguille d'injection. Avec l'exécution selon l'invention, la liaison à haute pression, menant jusqu'à la chambre d'injection de l'aiguille, est interrompue par l'aiguille creuse en dehors du temps d'injection et c'est seulement lors- qu'elle n'est plus chargée par la pression que l'aiguille creuse permet la transmission de la haute pression à la chambre d'injection et produit l'ouverture de l'aiguille d'injection de façon contrôlée par des moyens de commande prévus dans ce but. La prévision d'un injecteur à fente s'ouvrant vers l'extérieur, permet de réaliser une commande parti- culière de la section de pulvérisation et, par suite, de la dose injectée puisque la section d'ouverture côté chambre de combustion de l'injecteur à fente est variable par une détente contrôlée du côté arrière de l'aiguille d'injection, à l'aide d'une soupape de commande ou par des moyens mécaniques qui limitent la course de l'ai- guille d'injection de façon ajustable en continu. Ainsi est possible également une régulation pilotée par un dia- gramme caractéristique de la course de l'aiguille d'in- jection ou de la section de pulvérisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un injec- teur selon l'invention à commande hydraulique de la course de l'aiguille d'injection; et - la figure 2 est une vue analogue d'un injec- teur à commande mécanique de la course de l'aiguille d'injection. Un injecteur de carburant 1, ayant des sections de pulvérisation variables, est réalisé comme un injec- teur à fente avec une aiguille d'injection 2 s'ouvrant vers l'extérieur, dont le bout est formé d'une pièce fen- due 4 guidée dans le corps d'injecteur 3. Le fût 5 de l'aiguille d'injection 2, ayant un plus petit diamètre que cette pièce fendue 4, est entouré d'une aiguille creuse 6 s'appliquant par une surface d'assise conique 6a contre un siège conique 7 formé dans le corps d'injecteur 3. Sous le siège conique 7, se trouve la chambre d'injec- tion 8, laquelle est délimitée par un épaulement 4a - ex- posé à la pression - de la pièce fendue 4 et communique en permanence avec toutes les fentes 4b. A peu près au milieu de sa longueur, l'aiguille creuse 6 présente un gradin 9 exposé à la pression, ainsi qu'une chambre de pression 10 et un espace annulaire 11 partant de cette chambre et s'étendant jusqu'au siège co- nique 7. Dans la chambre de pression 10 débouche une conduite d'amenée de carburant 12 reliée à une pompe haute pression par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation ("common rail") qui est commune à tous les injecteurs du moteur (les autres injecteurs ne sont pas représentés). De la conduite 12 part une conduite d'arri- vée 14 pourvue d'un étranglement 13 et menant à une chambre de commande 15 de forme annulaire, située sur le côté arrière de l'aiguille creuse 6 et délimitée par la face d'extrémité annulaire de cette aiguille. L'aiguille creuse 6 possède à cet endroit une section utile, exposée à la pression, qui est plus grande que celle formée par le gradin 9 exposé à la pression. L'aiguille creuse est ainsi maintenue appliquée contre le siège conique 7 par la haute pression. L'aiguille creuse 6 est réalisée en deux par- ties, dont une partie plus large, située à l'extrémité éloignée du côté injection, entoure à distance l'aiguille d'injection 2 et présente un appui 16 pour un ressort de rappel 17. Une conduite de commande 18, formant une conduite de décharge et partant de la conduite d'arrivée 14 en aval de l'étranglement 13, mène à une soupape de commande constituée par une électrovanne 19 comprenant une armature d'électroaimant 20 de forme discoïde et une tige d'armature 21. Selon la figure 1, une pièce de pression 22 en forme de coupelle est attachée de façon fixe à l'extré- mité arrière libre de l'aiguille d'injection 2 et déli- mite une chambre annulaire 23 sous-jacente raccordée d'une part par une conduite de liaison 24 et une conduite annulaire 25 et d'autre part par une courte conduite de jonction 27, contenant un clapet antiretour 26, à la conduite de commande 18. Entre l'embouchure 28 de la conduite annulaire 25 et la tige d'armature 21, la conduite de commande 18 contient un étranglement 29. Un étranglement supplémentaire 30 est prévu dans la conduite de liaison 24. L'aiguille 2 est pressée sur son siège de sou- pape 32 par un ressort 31 s'appuyant d'un côté sur la pièce de pression 22 et de l'autre sur le corps d'injec- teur. En variante avec le dispositif de commande hy- draulique qui vient d'être décrit pour varier la course de l'aiguille d'injection et par suite de la section de pulvérisation, la figure 2 montre un mode de réalisation utilisant un dispositif mécanique pour changer la course de l'aiguille d'injection. Le côté arrière de l'aiguille 2 est pourvu dans ce cas d'une tête 33 plus large et pré- sentant une face de glissement oblique 34, orientée transversalement à l'axe a de l'aiguille, qui coopère, en vue de la commande de la course de l'aiguille, avec une pièce de glissement 35 en forme de coin qui entoure le fût 5 de l'aiguille d'injection. La pièce coulissante 35 est guidée transversalement à l'axe a de l'aiguille dans une partie 36 du corps de l'injecteur 1 et reliée à un organe de positionnement 37 qui peut être piloté en fonc- tion des paramètres de marche du moteur. Fonctionnement A la position illustrée sur la figure 1, l'in- jecteur 1 occupe la position fermée, l'électrovanne 19 n'est pas excitée et la haute pression agit à travers l'étranglement 13 de la conduite d'arrivée 14 sur le côté arrière de l'aiguille creuse 6 et, simultanément, dans la chambre de pression 10, sur la face utile plus petite formée par le gradin 9 - exposé à la pression - de l'ai- guille creuse 6. L'aiguille creuse est maintenue appliquée sur son siège conique 7 et empêche la transmission de la haute pression jusque dans la chambre d'injection 8. A travers le clapet antiretour 26, la haute pression agit aussi sur une face annulaire de la pièce de pression 22 en forme de coupelle, laquelle presse l'ai- guille d'injection 2 contre son siège de soupape 32. Dès que l'électrovanne 19 est excitée électri- quement, le côté arrière de l'aiguille creuse 6 est dé- tendu - par la suppression de la pression agissant sur lui - du fait que la section de passage de l'étranglement 29 est plus grande que celle de l'étranglement 13. La haute pression ne reste appliquée qu'au gradin 9 de l'ai- guille creuse 6, laquelle établit de ce fait la liaison pour la haute pression avec la chambre d'injection 8. Sous la pression à laquelle elle est ainsi soumise, l'ai- guille d'injection 2 s'ouvre et la régulation de la course de l'aiguille, ou de la section efficace de pulvé- risation, s'effectue par le biais de l'amortissement hy- draulique de l'aiguille à la suspension de celle-ci. Pen- dant l'ouverture de l'aiguille, la pièce de pression 22 refoule un volume défini dans la chambre annulaire 23, volume qui est évacué à travers l'étranglement 30 et ra- lentit de façon définie l'ouverture de l'aiguille. La section efficace de pulvérisation est ainsi découverte en fonction de la durée d'enclenchement de l'électrovanne 19, donc en fonction de la dose de carburant injectée. Lorsque l'électrovanne 19 est enclenchée briè- vement, de sorte que la dose injectée est plus faible, la section de pulvérisation créée, l'aiguille 2 étant ouverte partiellement, est relativement petite; par contre, si la durée d'enclenchement est longue, de sorte que la dose injectée est grande, la section de pulvérisation maximale est établie. Dans le système de commande de la course d'ai- guille selon la figure 2, la course de l'aiguille d'in- jection est limitée, d'une manière permettant un ajuste- ment continu, par la pièce coulissante 35 en forme de coin qui coopère avec l'aiguille 2 et est reliée à l'or- gane de positionnement 37. Le pilotage de ce dernier peut s'effectuer par voie piézoélectrique, par magnétostric- tion, mécaniquement de façon directe ou mécaniquement de façon indirecte. La course de l'aiguille d'injection et la section de pulvérisation peuvent donc être commandées également de cette manière. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant pour un moteur à com- bustion interne, comprenant une aiguille d'injection ap- puyée sur son siège de soupape par la pression du carbu- rant, ainsi qu'une liaison à haute pression menant dans la zone avant de l'injecteur et en plus dans la zone ar- rière de celui-ci, la zone arrière de l'injecteur pouvant être détendue par une soupape de commande et l'aiguille d'injection, entourée d'une chambre d'injection, pouvant être soulevée en même temps de son siège de soupape, ca- ractérisé en ce que l'aiguille d'injection (2) est entou- rée d'une aiguille creuse (6) qui, quand la zone arrière de l'injecteur est détendue, permet la transmission de la haute pression à la chambre d'injection (8), et que des moyens de commande sont prévus pour ralentir le mouvement d'ouverture de l'aiguille d'injection. 2. Injecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'aiguille creuse (6) délimite à l'arrière une chambre de commande (15) raccordée d'une part à une conduite de décharge (18) menant à la soupape de commande (19) et d'autre part, à travers une conduite d'arrivée (14) contenant un étranglement (13), à une conduite d'amenée de carburant (12) menant à une chambre de pres- sion (10) qui entoure l'aiguille creuse (6) et est déli- mitée par un gradin (9) exposé à la pression, chambre de pression qui peut être reliée à la chambre d'injection (8), en vue de l'ouverture de l'aiguille d'injection (2), lorsque l'aiguille creuse (6) n'est pas chargée par la pression. 3. Injecteur selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que la soupape de commande est une élec- trovanne (19) possédant une armature d'électroaimant (20) qui produit la détente sur le côté arrière de l'aiguille creuse (6), et que la conduite de décharge (18) contient un étranglement (29) ayant une plus grande section de passage que l'étranglement (13) dans la conduite d'arri- vée (14). 4. Injecteur selon une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé comme un injecteur (1) à fente s'ouvrant vers l'extérieur et dans lequel la course de l'aiguille (2) est contrôlée. 5. Injecteur selon une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le côté arrière de l'ai- guille d'injection (2) présente une pièce de pression (22) en forme de coupelle, qui délimite une chambre de pression annulaire (23) raccordée par une conduite de liaison (24), une conduite annulaire (25) ainsi qu'une courte conduite de jonction (27) à la conduite de dé- charge (18), avec prévision d'un clapet antiretour (26) dans la conduite de jonction (27) et d'un étranglement (30) dans la conduite de liaison (24). 6. Injecteur selon une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité libre à l'arrière de l'aiguille d'injection (2) porte une tête (33) présentant une face de glissement oblique (34) qui, pour la commande de la course de l'aiguille d'injection, coopère avec une pièce de glissement (35) en forme de coin manoeuvrable par un organe de positionnement (37).