Brevet FR2759740A1 — publié le 19980821

Dispositif d'injection à accumulateur pour moteurs à combustion interne multicylindriques L'invention concerne un dispositif d'injection à accumulateur pour un moteur à combustion interne multicylindrique comprenant des injecteurs de carburant opérant par injection directe, commandés par électrovalve, lequels comprennent un conduit d'alimentation qui mène, dans chaque corps d'injecteur, à une aiguille de buse chargée par ressort et qui peut être fermé par un piston de commande à fonction de soupape, un ressort d'aiguille de buse qui prend appui dans une chambre de ressort et qui applique l'aiguille de buse sur son siège d'aiguille, et comprennent en outre une chambre de commande située sur la face arrière du piston de commande soumis à la pression générale du dispositif, ainsi qu'une électrovalve coopérant avec cette chambre, au moyen de laquelle on peut relier la chambre de commande à un conduit de décharge et, en même temps, supprimer l'obstruction du conduit d'alimentation qui mène à l'aiguille de buse et qui est en communication avec le conduit de décharge dans une région comprise entre le piston de commande et l'aiguille de la buse. On connaît par le document DE 196 12 738 Al un dispositif d'injection à accumulateur pour moteurs à combustion interne qui est du genre en question et dans lequel chaque injecteur de carburant opérant par injection directe présente, sur la face arrière de l'aiguille de buse chargée par ressort, un piston de commande qui limite la chambre du ressort et qui coopère avec l'aiguille de la buse. La chambre du ressort est en communication par un conduit avec le conduit d'huile de fuite de l'injecteur. Dans le cas d'un défaut de fonctionnement de l'injecteur, qu'il soit dû à un défaut de l'électrovalve ou à un coincement du piston de commande, il s'établit une transmission constante de la haute pression, qui peut entraîner de graves détériorations du moteur. L'invention a pour but de conférer à de tels injecteurs de carburant opérant par injection directe du dispositif d'injection à accumulateur des caractéristiques telles que les détériorations du moteur résultant de l'apparition d'un défaut sur l'injecteur de carburant soient évitées d'une façon simple et qu'en supplément, le véhicule puisse continuer à rouler provisoirement. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'il est prévu un conduit reliant le conduit d'alimentation à la chambre du ressort avec interposition d'un dispositif d'étranglement, le dispositif d'étranglement étant construit de manière qu'en présence d'une durée d'injection excessivement longue due à un défaut de fonctionnement de l'injecteur, la pression régnant dans la chambre du ressort croisse à un point tel que l'aiguille de la buse prenne sa position de fermeture. Grâce à la simple disposition consistant à créer une communication particulière avec la chambre du ressort, on est certain que, dans le cas d'injecteurs dont le fonctionnement est perturbe, ces injecteurs se ferment automatiquement dans la cas d'une absence d'arrêt de l'injection, c'est-à-dire en présence d'une durée d'injection excessivement longue, dès que la pression régnant dans la chambre du ressort excède une valeur qui correspond à la différence entre la pression générale du dispositif et la pression de fermeture. On connaît, par le document US 5 109 822, un dispositif à accumulateur pour un moteur à combustion interne multicylindrique possédant des injecteurs de carburant opérant par injection directe, commandés par électrovalve, qui, certes, présentent un dispositif d'étranglement mais o ce dispositif n'a pas la fonction d'un dispositif de sécurité mais sert au contraire à agir en assistance pour assurer une fermeture aussi rapide que possible de l'aiguille. Selon l'invention, la chambre du ressort peut être remplie et déchargée au moyen d'un unique étranglement fixe. Si cet étranglement fixe est calculé de la façon optimale pour donner un volume d'injection maximal en présence d'une pression maximale de la conduite collective, il serait souhaitable d'injecter une quantité d'injection suffisamment grande, même en présence de petites pressions de la conduite. C'est pourquoi, selon une autre solution avantageuse, il est prévu de rendre le remplissage de la chambre du ressort indépendant de la pression de la conduite collective en intercalant un petit étranglement additionnel qui n'entre en jeu que dans le cas de petites pressions de la conduite collective. L'invention est représentée sur le dessin et elle sera décrite de façon plus détaillée ci-après à propos de deux exemples de réalisation. Sur ces dessins: la figure 1 représente un injecteur de carburant muni d'un unique étranglement fixe intercalé entre le conduit d'alimentation et la chambre du ressort, la figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'invention munie d'un dispositif d'étranglement composé de deux étranglements, la figure 3 représente des profils de pression, la commande de l'injecteur et la course de levée de l'aiguille de l'injecteur dans le cas d'un fonctionnement sans défaut et d'une quantité d'injection de pleine charge, par une représentation schématique, et la figure 4 représente les mêmes profils dans le cas d'un injecteur défectueux. Un injecteur de carburant 1 (injecteur) opérant par injection directe et commandé par électrovalve pour un dispositif d'injection à accumulateur ou dispositif à conduite collective ("Common Rail"), non représenté en détail, appartenant à un moteur à combustion interne multicylindrique, est composé d'un perçage d'arrivée 3 menant à un piston de commande 2, sur lequel se branche un conduit de communication 4 qui débouche, à travers un étranglement d'arrivée 4a, dans une chambre de commande 5 située sur la face arrière du piston de commande 2. La chambre de commande limitée par le piston de commande 2 peut être reliée à un conduit de décharge 7 sous l'action d'une électrovalve 6. Le piston de commande 2 qui est soumis à la pression générale du dispositif dans la chambre de commande 5, est appuyé sur son siège de soupape 8 et interrompt la communication à haute pression passant par un conduit d'alimentation 10 qui mène à l'aiguille 9 de la buse. L'aiguille 9 de la buse est pressée sur son siège d'aiguille 13 par un ressort 12 d'aiguille de buse logé dans la chambre 11 du ressort. La chambre 11 du ressort et le conduit d'alimentation 10 sont reliés entre eux par un conduit 14 qui débouche latéralement dans la chambre 11 du ressort (figure 1), le conduit 14 étant de plus petit diamètre que le conduit d'alimentation 10 et se comportant ainsi comme un étranglement fixe simple 15. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, le conduit 14 se branche sur le conduit d'alimentation 10 au-dessus de la chambre 11 du ressort et, au delà d'un coude 16, il débouche dans la chambre 11 du ressort en position centrale. Au début, le conduit 14 correspond en diamètre au conduit d'alimentation 10 mais, dans la région de débouché côté ressort, il présente un étranglement fixe 15' auquel fait suite un étranglement additionnel 20 de diamètre relativement petit. Cet étranglement 20 est prévu dans un élément de remplissage 19 qui est mobile en translation longitudinale dans la chambre 11 du ressort à l'encontre de la force du ressort, lequel est constitué par une soupape à plateau et se compose d'un plateau de soupape 17 dirigé vers le grand étranglement fixe 15' et d'une tige de soupape 21. La tige de soupape 21 est entourée du ressort 12 de l'aiguille de buse qui s'appuie, d'un côté, contre un plateau de ressort 22 appuyé sur l'aiguille 9 de la buse et, d'autre part, contre le plateau 17 de la soupape. Entre les deux étranglements, est prévu un évidement 23 qui est creusé, soit dans la partie 24 du corps de l'injecteur 1, soit dans l'élément de remplissage 19, pour assurer la sécurité de la communication fluidique entre un étranglement et l'autre étranglement dans la position initiale de l'élément de remplissage 19. Sur la figure 3, on a représenté des profils de pression, la commande de l'injecteur, et les courses de levée de l'aiguille de l'injecteur 1 qu'on observe lorsque le fonctionnement est intacte et à la quantité d'injection de pleine charge, et sur lesquels, plus précisément, la courbe a représente sous une forme simple le courant de commande de l'électrovalve 6, sous l'effet duquel s'établit, par l'action du piston de commande 2, le profil de pression b connu, obtenu avec les dispositifs à conduite collective ("Common Rail"). Sous l'effet du déplacement du piston de commande 2, il s'établit une communication de haute pression aboutissant à la préchambre de la buse, dont le profil de pression est désigné par la courbe c. Lorsqu'on atteint la pression d'ouverture, l'aiguille 9 de la buse se soulève de son siège d'aiguille 13, la levée de l'aiguille étant reproduite par la courbe f. Pendant l'injection, il s'établit dans la chambre 11 du ressort une pression e qui est engendrée, d'une part, par le déplacement de l'aiguille 9 de la buse et, d'autre part, par l'afflux passant par l'étranglement fixe 15. La pression maximale dans la chambre 11 du ressort est inférieure à une pression limite qui est indiquée par la ligne interrompue d. Sous l'effet de la cessation de l'alimentation électrique de l'électrovalve, la pression b du piston de commande s'élève, la communication de la haute pression est interrompue et la pression au niveau de l'aiguille 9 de la buse retombe à la pression de fermeture puis, sous l'effet de la fuite passant par une communication étranglée qui aboutit au conduit de décharge, à une pression encore plus basse. En même temps, la chambre 11 du ressort se vide à travers l'étranglement fixe 15. Sur la figure 4, on a représenté le même profil, mais dans le cas d'une électrovalve 6 défectueuse qui, par exemple, ne se ferme pas, ou encore dans le cas de coincement du piston de commande 2, et de la transmission permanente de la haute pression à la buse, qui en résulte. Dans ce cas, à l'instant x, la pression dans la chambre 11 du ressort atteindrait la pression limite e. L'aiguille 9 de la buse serait alors chargée par la pression du circuit, au niveau de son épaulement de pression 9a et à sa pointe, et par la pression limite e et la force du ressort 12 de l'aiguille de la buse sur sa face arrière, dans la chambre 11 du ressort. Ceci signifie que l'aiguille 9 de la buse reste automatiquement fermée dès que la pression dans la chambre 11 du ressort devient supérieure à une valeur qui correspond à la différence entre la pression générale du dispositif et la pression de fermeture. Cette pression est appelée pression limite. L'étranglement fixe 15 est calculé de manière que, dans toutes les conditions normales du fonctionnement, on reste en-dessous de cette pression limite majorée de la marge de sécurité. La forme de réalisation de la figure 1 qui a été décrite a donc pour effet qu'en l'absence d'un arrêt d'injection (en présence d'un défaut dans le dispositif), on ne puisse injecter qu'une quantité maximale pouvant être déterminee et que, de cette façon, il n'y ait aucun risque pour le moteur. Le dispositif est dans une certaine mesure autocompense. En effet, en présence de petites pressions du dispositif, la pression limite est plus basse, la différence de pression au niveau de l'étranglement 15 est de même plus basse et retarde donc le remplissage de la chambre 11 du ressort. Comme on l'a décrit plus haut, la chambre 11 du ressort est remplie et mise à la décharge à travers un étranglement unique, l'étranglement fixe 15. Si l'étranglement fixe 15 était calculé de façon optimale pour une quantité d'injection maximale en présence de la pression maximale de la conduite collective, on ne pourrait naturellement pas injecter des quantités d'injection suffisamment grandes en présence de petites pressions de la conduite collective. Pour obtenir cependant un calcul optimal de toutes les plages de pression de la conduite collective, on a prévu la forme de réalisation de confort selon la figure 2. Le remplissage de la chambre 11 du ressort s'effectue en passant par le conduit 14 qui comprend un grand étranglement fixe 15' et par le petit étranglement 20 qui traverse en diagonale le plateau de soupape 17 de l'élément de remplissage 19. En présence de grandes pressions de la conduite collective, l'élément de remplissage 19 s'écarte d'une butée du corps qui forme un siège. Dans ce cas, seul l'étranglement fixe 15' de plus grand diamètre entre en jeu. En présence de petites pressions de la conduite collective, l'élément de remplissage 19 reste appliqué sur son siège de sorte que seul l'étranglement 20 de petit diamètre entre en jeu et qu'il assure de cette façon un remplissage convenablement lent. La décharge de la chambre 11 du ressort n'est pas critique sous le rapport du temps et elle s'effectue dans chaque cas à travers le petit étranglement 20. Cette forme de réalisation assure elle aussi de la même façon la sécurité pour toutes les plages de conditions de fonctionnement en présence de défauts sur l'électrovalve 6 ou sur le piston de commande 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection à accumulateur pour un moteur à combustion interne multicylindrique comprenant des injecteurs de carburant opérant par injection directe, commandés par électrovalve, lesquels comprennent un conduit d'alimentation qui mène, dans chaque corps d'injecteur, à une aiguille de buse chargée par ressort et qui peut être fermé par un piston de commande à fonction de soupape, un ressort d'aiguille de buse qui prend appui dans une chambre de ressort et qui applique l'aiguille de buse sur son siège d'aiguille, et comprennent en outre une chambre de commande située sur la face arrière du piston de commande soumis à la pression générale du dispositif, ainsi qu'une électrovalve coopérant avec cette chambre qui peut relier la chambre de commande à un conduit de décharge et, en même temps, supprimer la fermeture du conduit d'alimentation qui mène à l'aiguille de buse et qui est en communication avec le conduit de décharge dans une région située entre le piston de commande et l'aiguille de la buse; caractérisé en ce qu'il est prévu un conduit (14, 16) reliant le conduit d'alimentation (10) à la chambre (11) du ressort avec interposition d'un dispositif d'étranglement (15, 15', ), le dispositif d'étranglement étant construit de manière qu'en présence d'une durée d'injection excessivement longue due à un défaut de fonctionnement de l'injecteur (1), la pression régnant dans la chambre (11) du ressort croisse à un point tel que l'aiguille (9) de la buse prenne sa position de fermeture. 2. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (14) qui relie le conduit d'alimentation (10) à la chambre (11) du ressort forme en même temps un étranglement fixe unique (15) qui entre en jeu à toutes les pressions du carburant. 3. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (14, 16) forme en même temps un étranglement fixe (15') qui n'entre en jeu qu'à de hautes pressions de carburant et en ce que cet étranglement est suivi, en direction de la chambre 11 du ressort, d'un étranglement (20) de plus petite section et qui n'entre en jeu qu'en présence de petites pressions de carburant. 4. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le petit étranglement (20) est formé dans un élément de remplissage (19) qui est guidé mobile en translation longitudinale dans la chambre (11) du ressort à l'encontre d'une force élastique. 5. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de remplissage est constitué par une soupape à plateau dont le plateau (17) dirigé vers le grand étranglement fixe (15') est traversé par le petit étranglement (20) qui, en présence de petites pressions de carburant, admet uniquement une communication partant du grand étranglement fixe (15') et aboutissant dans la chambre (11) du ressort en passant par le petit étranglement (20) et en ce qu'en présence de hautes pressions de carburant, après que le plateau de soupape s'est soulevé de sa butée (25) du corps présentant la forme d'un siège, il s'établit une communication directe entre le grand étranglement fixe (15') et la chambre (11) du ressort. 6. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie du corps de l'injecteur (1) qui entoure la chambre (11) du ressort présente, dans la région côté ressort du débouché du grand étranglement fixe (15'), un évidement (23) recouvert par le plateau de la soupape et qui relie le grand étranglement fixe (15') au petit étranglement (20). 7. Dispositif d'injection à conduite de pression collective selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le plateau (17) de la soupape présente une tige de soupape (21) entourée par le ressort (12) de l'aiguille de la buse et en ce que le ressort (12) de l'aiguille de la buse prend appui, d'un côté, contre un plateau de ressort (22) appuyé sur la face arrière de l'aiguille (9) de la buse et, d'autre part, contre le plateau (17) de la soupape.