Brevet FR2745852A1 — publié le 19970912

Etat de la technique. L'invention concerne un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comportant un corps d'injecteur dans lequel est guidé en coulissement axial un organe d'obturation et qui est serré à l'aide d'un écrou, axialement contre un support d'injecteur, une rondelle inter- médiaire étant serrée entre le corps d'injecteur et le sup- port d'injecteur, cette rondelle s'appuyant par ses faces frontales de manière étanche contre les faces frontales axia- les du corps d'injecteur et du support d'injecteur. On connaît déjà un tel injecteur selon le docu- ment DE 44 08 245 Al; il comprend un corps guidant, en cou- lissement axial, un organe d'obturation, mobile, et dont l'extrémité vient en saillie dans la chambre de combustion du moteur alimenté. Le corps de l'injecteur est serré axialement à l'aide d'un écrou chapeau, au niveau de son extrémité si- tuée du côté de la chambre de combustion contre un support d'injecteur; on interpose une rondelle intermédiaire entre la face frontale du corps de l'injecteur, opposée à la cham- bre de combustion, et la face frontale inférieure du support d'injecteur, du côté tourné vers la chambre de combustion. Cette rondelle intermédiaire s'appuie chaque fois de manière étanche par ses surfaces frontales axiales contre la surface frontale du corps d'injecteur et celle du support d'injecteur; elle comporte un orifice central traversant pour recevoir un organe de poussée appliqué axialement contre l'extrémité de l'organe d'obturation, du côté opposé à celui de la chambre de combustion. En outre, il est prévu un per- çage de liaison, en biais, dans la rondelle intermédiaire, qui fait communiquer les deux parties du perçage d'alimentation en carburant dans le corps de l'injecteur et dans son support. Le support d'injecteur comporte un perçage bor- gne, central, partant de la face frontale tournée vers la chambre de combustion, qui forme un logement à ressort rece- vant le ressort d'injecteur sollicitant l'organe d'obturation dans le sens de la fermeture. L'étanchéité des faces correspondantes de la ron- delle intermédiaire et du corps d'injecteur ou du support d'injecteur se fait par une application de force contre les faces frontales; cette force de serrage dépend de la force de serrage de l'écrou. Il en résulte une caractéristique d'induction des efforts dans les surfaces correspondant à une pression très élevée dans la zone radialement extérieure et une diminution des efforts en direction du milieu; cela est encore accentué par le perçage borgne dans le support d'injecteur car à ce niveau on ne peut induire d'effort. Cette répartition irrégulière des efforts induits détériore l'effet d'étanchéité au niveau de la rondelle intermédiaire dans sa zone radialement intérieure de sorte que l'étanchéité connue ne permet pas de répondre aux exigences élevées, no- tamment celles d'injecteurs utilisant des pressions d'injection très importantes. Avantaqes de l'invention. La présente invention a pour but de créer un in- jecteur permettant de remédier à ces problèmes d'étanchéité de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'au moins l'une des surfaces frontales du corps d'injecteur et de la rondelle intermédiaire, qui coopère, sont bombées convexes. L'injecteur de carburant selon l'invention, pour des moteurs à combustion interne, offre l'avantage, grâce à la forme bombée intentionnelle d'au moins l'une des surfaces frontales en coopération de la rondelle intermédiaire et du corps d'injecteur, de permettre une répartition régulière des efforts dans la section d'étanchéité pour que même dans la zone radialement à l'intérieur de l'injecteur on dispose d'un effet d'étanchéité suffisamment élevé. En variante, il est possible de donner à la face frontale de la rondelle intermédiaire, à la face frontale du corps d'injecteur, du côté opposé à la chambre de combustion, ou encore aux deux faces frontales, une forme bombée convexe. Le sommet de la surface de forme bombée, tourné du côté de l'injecteur, doit, dans le cas d'une seule surface bombée, dépasser de 0,001 jusqu'à 0,002 mm, radialement vers l'extérieur par rapport à l'arête annulaire qui délimite la surface frontale. Lorsque les deux surfaces frontales coopé- rant sont bombées de manière convexe, cette surépaisseur ne doit représenter chaque fois qu'environ 0,0005 à 0,001 mm. A l'état serré des pièces, il y a déformation élastique des surfaces frontales bombées donnant une surface d'étanchéité plane. En variante, on peut également prévoir une forme bombée pour la face frontale supérieure de la rondelle inter- médiaire, du côté du support d'injecteur, et de la face fron- tale inférieure du support d'injecteur, face qui coopère avec cette face frontale du côté tourné vers la chambre de combus- tion; toutefois, du fait de la grande ouverture pour la chambre à ressort, cette forme n'a qu'un effet relativement réduit pour le support d'injecteur. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - la face frontale du corps d'injecteur, non tournée vers la chambre de combustion, est bombée et la face frontale de la rondelle intermédiaire, inférieure, tournée vers la chambre de combustion, coopérant avec la face frontale du corps d'injecteur, est plane. - la face frontale du corps d'injecteur, opposée à la chambre de combustion, est plane et la surface frontale inférieure de la rondelle intermédiaire, tournée vers la chambre de combustion et coopérant avec la face du corps d'injecteur, est de forme bombée. - la face frontale du corps d'injecteur, opposée à la chambre de combustion, et la face frontale, inférieure, de la ron- delle intermédiaire, tournée vers la chambre de combustion et coopérant avec la face frontale du corps d'injecteur, sont de forme bombée. - la face frontale bombée dépasse, en son sommet, d'environ 0,001 à 0,002 mm par rapport à l'arête délimitant la sur- face frontale radialement à l'extérieur. - les surfaces frontales de forme bombée, qui coopèrent, dé- passent sensiblement, au niveau de leur sommet, d'environ 0,0005 à 0,001 mm par rapport à l'arête radialement à l'extérieur qui délimite la face frontale correspondante. - le corps d'injecteur comporte, pour recevoir l'organe d'obturation, un perçage borgne axial, partant de la face frontale opposée à la chambre de combustion, qui forme par une extension de section, une chambre de pression dans laquelle débouche un perçage d'alimentation partant de la face frontale opposée à la chambre de combustion, radiale- ment à l'extérieur du perçage borgne. - la rondelle intermédiaire comporte, pour recevoir une pièce de poussée prévue sur le côté de l'organe d'obturation op- posé à la chambre de combustion, un perçage traversant coaxial arrivant dans le perçage borgne du corps d'injecteur ainsi qu'un perçage de liaison débouchant au niveau du perçage d'alimentation. - le support d'injecteur comporte une autre partie du perçage d'alimentation qui arrive dans le perçage de liaison de la rondelle intermédiaire ainsi qu'un perçage borgne central formant une chambre à ressort pour recevoir un ressort d'injecteur agissant sur l'organe d'obturation, ce perçage borgne partant de la surface frontale adjacente à la ron- delle intermédiaire. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de trois exemples de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention pour des moteurs à combustion in- terne, représentés dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe de l'injecteur de carburant à l'état monté, - la figure 2 montre un détail en coupe du pre- mier exemple de réalisation de la figure 1, la face frontale de la rondelle intermédiaire étant bombée et la face corres- pondante du corps d'injecteur, plane, - la figure 3 montre un second exemple de réali- sation, analogue à celui de la figure 2, selon lequel la face frontale de la rondelle intermédiaire est plane et la face frontale du corps d'injecteur est bombée, - la figure 4 montre un troisième exemple de réa- lisation analogue à celui des figures 2 et 3, selon lequel les faces frontales de la rondelle intermédiaire et du corps d'injecteur sont toutes deux bombées. Description des exemples de réalisation. L'injecteur de carburant pour des moteurs à com- bustion interne, représenté à l'état monté à la figure 1, comprend un corps d'injecteur 1 présentant une symétrie de rotation; ce corps est serré à l'aide d'un écrou chapeau ou écrou de serrage 3, axialement contre un support d'injecteur ; entre le corps d'injecteur 1 et le support d'injecteur 5, on a serré une rondelle intermédiaire 7. Le corps d'injecteur 1, dont l'extrémité libre vient en saillie dans une chambre de combustion non représentée en détail du moteur à combus- tion interne alimenté, comporte un perçage borgne 11, partant de sa face frontale 9, opposée à celle de la chambre de com- bustion, et adjacente à la rondelle intermédiaire 7. Ce per- çage borgne 11 guide en coulissement axial un organe d'obturation 13 en forme de piston. Le perçage borgne 11 forme, à son extrémité fermée, un siège de soupape 15 tourné vers l'intérieur et qui comporte au moins un orifice d'injection 17 débouchant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne et coopère avec une surface d'étanchéité de soupape 19 prévue sur la surface frontale de l'organe d'obturation 13. Le perçage borgne 11 fonctionnant comme perçage de guidage de l'organe d'obturation 13 est élargi à un en- droit du côté de la chambre de pression 21; à cet endroit, l'organe d'obturation 13 comporte un épaulement de pression 23 relié par un perçage d'alimentation 25 traversant axiale- ment le corps d'injecteur 1 et le support d'injecteur 5 en communiquant avec l'ajutage de branchement 27 du support 5. Une conduite de carburant, non représentée, reliée à une pompe d'injection à haute pression, est raccordée à cet aju- tage de branchement 27; cette pompe haute pression fournit alternativement à l'injecteur un carburant sous haute pres- sion. Pour recevoir un ressort d'injecteur en forme de ressort hélicoïdal, le support 5 comporte une chambre à res- sort 31 sous la forme d'un perçage borgne central ouvert en direction de la rondelle intermédiaire 7 et le ressort d'injecteur 29 s'appuie par une extrémité contre le fond de ce perçage borgne par l'intermédiaire d'une rondelle 33. Par son autre extrémité proche de la rondelle intermédiaire 7, le ressort d'injecteur 29 met avec précontrainte l'organe d'obturation 13 par l'intermédiaire d'une coupelle à ressort 35, en appui contre le siège de soupape 15. L'organe d'obturation 13 possède, à son extrémité éloignée de la cham- bre de combustion, une pièce de poussée 37 de diamètre dimi- nué par rapport à celui du corps de l'injecteur; cette pièce de poussée vient en saillie à travers l'orifice central tra- versant 39 de la rondelle intermédiaire 7. Pour relier les deux parties du perçage d'alimentation 25 du corps d'injecteur 1 et du support d'injecteur 5 il est en outre prévu un perçage de liaison 41 dans la rondelle intermédiaire 7; ce perçage est en biais par rapport à l'axe de l'injecteur. L'évacuation du carburant de fuite de la chambre à ressort 31 se fait par un canal de carburant de fuite 43 qui part de cette chambre pour arriver à un ajutage de col- lecte de carburant de fuite 45 au niveau de la surface- enveloppe du support d'injecteur 5. Pour assurer l'étanchéité des volumes intérieurs de l'injecteur traversés par le carburant, la face frontale 47 de la rondelle intermédiaire 7, inférieure du côté de la chambre de combustion, et la face frontale 49 supérieure éloignée de la chambre de combustion, sont appliquées de ma- nière étanche contre la face frontale 9 du corps d'injecteur, du côté éloigné de la chambre de combustion et contre la face frontale inférieure 51 du support d'injecteur 5, du côté tourné vers la chambre de combustion. Pour arriver à induire régulièrement les efforts sur la surface d'étanchéité entre la rondelle intermédiaire 7 et le corps d'injecteur 1, au moins l'une des surfaces d'étanchéité qui coopère a une forme bombée convexe. Selon les vues simplifiées et à échelle agrandie faites à partir de la figure 1 et représentées aux figures 2 à 4, on a trois exemples de réalisation possibles. Selon le premier exemple de réalisation représen- té à la figure 2, la face frontale 9 du corps d'injecteur 1, du côté opposé vers la chambre de combustion, est plane. La face frontale inférieure 47 de la rondelle intermédiaire 7, qui coopère avec la face frontale ci-dessus, présente une forme bombée convexe (tournée vers l'extérieur c'est-à-dire vers le bas) et le sommet de cette surface bombée se situe sur l'axe de l'organe d'obturation. L'extension maximale X de ce sommet de la surface frontale bombée 47 par rapport à l'arête qui délimite radialement à l'extérieur la surface frontale 47 est alors de l'ordre de 0,001 à 0,002 mm. Dans le cas du second exemple de réalisation re- présenté à la figure 3, la surface frontale inférieure 47 de la rondelle intermédiaire 7 est plane et la surface frontale 9 du corps d'injection 1, coopérant avec la surface ci- dessus, tournée du côté opposé de la chambre de combustion, est bombée convexe (bombée vers le haut). Dans ce cas égale- ment le sommet de la surface frontale bombée 9 se situe au niveau de l'axe de l'organe d'obturation et la hauteur maxi- male X de la surface bombée est d'environ 0,001 à 0,002 mm. Dans le cas du troisième exemple de réalisation représenté à la figure 4, les deux surfaces frontales 47, 9, qui coopèrent, et appartiennent à la rondelle intermédiaire 7 et au corps d'injecteur 1, sont bombées convexes; les som- mets des surfaces bombées se situent sur l'axe de l'organe d'obturation. La hauteur maximale X du sommet de la surface bombée, par rapport à l'arête du diamètre primitif au niveau des bords radiaux, est dans ce cas chaque fois seulement d'environ 0,0005 à 0,001 mm. Au montage de l'injecteur et au serrage axial du corps d'injecteur 1 et de la rondelle intermédiaire 7 contre le support d'injecteur 5, les faces frontales légèrement bom- bées subissent une déformation élastique conduisant à un ap- pui plan de bonne étanchéité entre la rondelle intermédiaire 7 et le corps d'injecteur 1. Grâce à la réalisation bombée, c'est-à-dire en forme de calotte sphérique, des surfaces d'étanchéité, on arrive avantageusement à induire les efforts de manière homogène dans toute la zone radiale; ces efforts améliorent l'effet d'étanchéité notamment dans la zone ra-5 diale intérieure, par rapport aux injecteurs de carburant connus. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comportant un corps d'injecteur (1) dans lequel est guidé en coulissement axial un organe d'obturation (13) et qui est serré à l'aide d'un écrou (3), axialement contre un support d'injecteur (5), une rondelle intermédiaire (7) étant serrée entre le corps d'injecteur (1) et le support d'injecteur (5), cette rondelle s'appuyant par ses faces frontales (47, 49) de manière étanche contre les faces frontales axiales (9, 51) du corps d'injecteur (1) et du support d'injecteur (5), caractérisé en ce qu' au moins l'une des surfaces frontales (9, 47) du corps d'injecteur (1) et de la rondelle intermédiaire (7), qui coo- père, sont bombées convexes. ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face frontale (9) du corps d'injecteur (1), non tournée vers la chambre de combustion, est bombée et la face frontale (47) de la rondelle intermédiaire (7), inférieure, tournée vers la chambre de combustion, coopérant avec la face fron- tale du corps d'injecteur, est plane. 3 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face frontale (9) du corps d'injecteur (1), opposée à la chambre de combustion, est plane et la surface frontale infé- rieure (47) de la rondelle intermédiaire (7), tournée vers la chambre de combustion et coopérant avec la face du corps d'injecteur, est de forme bombée. 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face frontale (9) du corps d'injecteur (1), opposée à la chambre de combustion, et la face frontale (47), inférieure, de la rondelle intermédiaire (7), tournée vers la chambre de combustion et coopérant avec la face frontale du corps d'injecteur, sont de forme bombée. ) Injecteur de carburant selon l'une quelconque des reven- dications 2 ou 3, caractérisé en ce que la face frontale bombée (9, 47) dépasse, en son sommet, d'environ 0,001 à 0,002 mm par rapport à l'arête délimitant la surface frontale radialement à l'extérieur. 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que les surfaces frontales (9, 47) de forme bombée, qui coopè- rent, dépassent sensiblement, au niveau de leur sommet, d'environ 0,0005 à 0,001 mm par rapport à l'arête radialement à l'extérieur qui délimite la face frontale correspondante. 70) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d'injecteur (1) comporte, pour recevoir l'organe d'obturation (13), un perçage borgne (11) axial, partant de la face frontale (9) opposée à la chambre de combustion, qui forme par une extension de section, une chambre de pression (21) dans laquelle débouche un perçage d'alimentation (25) partant de la face frontale (9) opposée à la chambre de com- bustion, radialement à l'extérieur du perçage borgne (11). 8 ) Injecteur de carburant selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rondelle intermédiaire (7) comporte, pour recevoir une pièce de poussée (37) prévue sur le côté de l'organe d'obturation (13) opposé à la chambre de combustion, un per- çage traversant (39) coaxial arrivant dans le perçage borgne (11) du corps d'injecteur (1) ainsi qu'un perçage de liaison (41) débouchant au niveau du perçage d'alimentation (25). 9 ) Injecteur de carburant selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support d'injecteur (5) comporte une autre partie du per- çage d'alimentation (25) qui arrive dans le perçage de liai- son (41) de la rondelle intermédiaire (7) ainsi qu'un perçage il borgne central formant une chambre à ressort (31) pour rece- voir un ressort d'injecteur (29) agissant sur l'organe d'obturation (13), ce perçage borgne partant de la surface frontale (51) adjacente à la rondelle intermédiaire (7).5