Brevet FR2748529A1 — publié le 19971114

L'invention concerne une valve d'injection, pour l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, comprenant: un boîtier dans lequel est ménagé un alésage d'actionneur dans lequel est disposée une tige d'actionneur pouvant être déplacée, cette tige d'actionneur comportant une aiguille d'injecteur qui, à l'état fermé de la valve d'injection, est appliquée sur un siège de valve comportant un orifice d'injection, un alésage de commande qui se raccorde à l'alésage d'actionneur, un piston de commande pouvant être déplacé étant disposé dans l'alésage de commande, un élément de ressort disposé entre la tige d'actionneur et le piston de commande, de façon telle qu'une chambre de commande est formée entre le piston de commande et la tige d'actionneur, et une entrée qui est ménagée dans le boîtier et qui communique par des conduits avec la chambre de commande et par l'intermédiaire d'une valve de commande avec une sortie. Par EP 0 426 205 B1, on connaît déjà une valve d'injection électrohydraulique qui comprend un piston de commande maintenu à distance d'une tige d'actionneur au moyen d'un ressort, de façon telle qu'une chambre de commande est formée entre le piston de commande et la tige d'actionneur. A une extrémité, la tige d'actionneur se prolonge par une aiguille d'injecteur qui coopère avec un siège de valve comportant des orifices d'injection. Du carburant est introduit dans la chambre de commande, par l'intermédiaire d'une entrée, par un conduit ménagé à l'intérieur du piston de commande. Le conduit du piston de commande est relié à un conduit d'évacuation par l'intermédiaire d'une valve de commande à actionnement électromagnétique. Le piston de commande est appliqué par le ressort en appui sur une surface d'étanchéité d'une pièce de butée dans laquelle sont disposés des conduits qui passent de la surface d'étanchéité à une entrée de carburant. La valve d'injection décrite est d'une fabrication relativement complexe. L'invention a pour but de fournir une valve d'injection de structure relativement simple qui permette une fermeture rapide. Conformément à l'invention, ce but est atteint par une valve d'injection, du type générique considéré, caractérisée: en ce que les conduits comprennent un canal annulaire qui est pratiqué dans la partie périphérique du piston de commande et qui communique par un perçage d'entrée avec une chambre de pression ménagée à l'intérieur du piston de commande, en ce que la chambre de pression communique avec la sortie et la chambre de commande, en ce que le piston de commande est appliqué par l'élément de ressort en appui sur un siège d'étanchéité qui est formé dans le boîtier et qui assure l'étanchéité du conduit annulaire vis-à-vis de la chambre de commande et en ce que le piston de commande peut être déplacé à l'encontre de la force élastique de l'élément de ressort et, de ce fait, le conduit annulaire peut communiquer directement avec la chambre de commande. Un avantage essentiel de cette valve réside dans le fait que, sur la face extérieure du piston de commande, il est pratiqué un conduit annulaire qui communique avec une entrée de carburant et que le piston de commande assure l'étanchéité du conduit annulaire vis-à-vis de la chambre de commande, alors que ce conduit annulaire peut communiquer avec la chambre de commande grâce à un déplacement du piston de commande à l'encontre de l'action d'un élément de ressort. De cette manière, il est possible que la pression dans la chambre de commande monte très rapidement et que, de ce fait, la tige d'actionneur soit repoussée vers le bas et donc l'aiguille d'injecteur de la valve d'injection soit appliquée sur le siège de valve associé et l'injection brusquement interrompue. En outre, la valve d'injection conforme à l'invention est simple à fabriquer. Suivant des développements avantageux de l'invention, il peut être prévu: - que la zone de transition de l'alésage de commande à l'alésage d'actionneur comporte une surface d'étanchéité de révolution radiale et à profil conique en direction de l'alésage de commande, que le piston de commande s'étende jusque dans l'alésage d'actionneur et que, dans la zone de la surface d'étanchéité, le piston de commande présente une forme adaptée à la surface d'étanchéité, de sorte que le piston de commande assure l'étanchéité sur la surface d'étanchéité, - qu'il soit prévu un étranglement d'entrée entre le conduit annulaire et la chambre de pression, un étranglement de sortie entre la chambre de pression et la sortie et un étranglement de commande entre la chambre de pression et la chambre de commande, - que l'étranglement d'entrée présente une section transversale d'ouverture plus petite que l'étranglement de sortie, - que l'étranglement de sortie soit ménagé dans une plaque de pression qui est disposée entre le boîtier et une plaque de valve, - que le boîtier soit constitué d'au moins deux parties, une partie contenant l'alésage d'actionneur et la seconde partie contenant l'alésage de commande, - qu'un manchon soit disposé dans l'alésage de commande, qu'une chambre annulaire soit formée entre le boîtier et le manchon et que la chambre annulaire communique avec l'entrée, - que la valve de commande soit réalisée sous forme d'une valve à aiguille comportant un siège d'étanchéité plan, - que la valve de commande comporte une aiguille de valve qui applique une bille en appui sur un siège conique qui communique avec l'étranglement de sortie, - et que la valve de commande soit réalisée sous forme d'une valve à aiguille qui comporte une aiguille de valve qui s'étend d'une manière conique et qui assure l'étanchéité d'un passage qui s'étend d'une manière conique et communique avec l'étranglement de sortie. L'invention est exposée en détail en regard des figures; on voit: à la figure 1, une valve d'injection représentée schématiquement, à la figure 2, une valve d'injection comportant une plaque de pression, à la figure 3, une valve d'injection en deux parties, à la figure 4, une valve d'injection comportant un manchon et, à la figure 5, différentes variantes d'une valve de commande. La figure 1 représente une valve d'injection comprenant un boîtier 13 dans lequel est ménagé un alésage de commande 25 de forme cylindrique auquel se raccorde un alésage d'actionneur 26 de forme cylindrique. Un piston de commande 3 de forme cylindrique est disposé dans l'alésage de commande 25. Le piston de commande 3 s'étend jusque dans l'alésage d'actionneur 26, la partie terminale 28 du piston de commande s'évasant d'une manière conique vers l'alésage d'actionneur 26. Dans la zone de transition de l'alésage de commande 25 à l'alésage d'actionneur 26, il est ménagé dans le boîtier 13 une surface d'étanchéité 27 de révolution annulaire qui s'étend d'une manière conique, du diamètre plus grand de l'alésage d'actionneur 26 au diamètre plus petit de l'alésage de commande 25. La surface d'étanchéité 27 et la partie terminale 28 du piston de commande 3 constituent un siège d'étanchéité 11 de révolution annulaire. Un perçage 1 d'entrée de carburant est ménagé dans le boîtier 13 au-dessus du siège d'étanchéité 11. Au niveau du perçage d'entrée 1, le piston de commande 3 comporte un évidement de révolution annulaire, de sorte qu'un conduit annulaire 2 est formé dans cette zone entre le piston de commande 3 et la paroi du boîtier 13. A partir du conduit annulaire 2, un perçage d'entrée 29 mène, radialement en direction de l'axe du piston de commande 3, à un étranglement d'entrée 4 qui mène à une chambre de pression 5 disposée suivant la direction axiale du piston de commande 3. Vers le haut, la chambre de pression 5 s'étend en direction d'un perçage de sortie 30 qui est ménagé dans le boîtier 13 au-dessus du piston de commande 3 et symétriquement vis-à-vis de l'axe de symétrie 31 et qui communique avec l'alésage de commande 25. Le perçage de sortie 30 se prolonge par un étranglement de sortie 12 et mène à une valve de commande 8 à actionnement électromagnétique qui fait communiquer l'étranglement de sortie 12 avec une sortie 34. En direction de l'alésage d'actionneur 26, la chambre de pression 5 se raccorde à un étranglement de commande 6 qui débouche dans une chambre de commande 7 ménagée entre le piston de commande 3 et une tige d'actionneur 9 disposée dans l'alésage d'actionneur 26. Au voisinage de la chambre de commande 7, le piston de commande 3 comporte une partie de centrage 32 de forme cylindrique. Au voisinage de la chambre de commande 7, la tige d'actionneur 9 comporte une seconde partie de centrage 33 de forme cylindrique qui présente un diamètre plus petit que la tige d'actionneur 9. Un premier ressort 10 est disposé dans la chambre de commande 7 entre le piston de commande 3 et la tige d'actionneur 9, ce ressort 10 entourant aussi bien la première que la seconde parties de centrage 32, 33. Le premier ressort 10 assure un espacement entre le piston de commande 3 et la tige d'actionneur 9, ce qui assure la formation de la chambre de commande 7. En outre, le premier ressort 10 applique sur un siège de valve 41 l'aiguille d'injecteur 40 qui prolonge la tige d'actionneur 9, de sorte que les orifices d'injection 45 de l'injecteur sont isolés de l'amenée de carburant. Une chambre de carburant 43 est ménagée entre l'aiguille d'injecteur 40 et le boîtier 13, cette chambre de carburant étant alimentée en carburant par une entrée de carburant 44. Un second ressort 36 exerce une action parallèlement à la force du ressort 10, ce second ressort appliquant la tige d'actionneur 9 en appui sur le siège de valve 41 en prenant appui sur le boîtier 13. De cette manière, la force avec laquelle le piston de commande 3 est appliqué en appui sur le siège d'étanchéité 11 peut être choisie inférieure à la force de fermeture de l'aiguille d'injecteur 40. Le piston de commande 3, la tige d'actionneur 9, l'alésage de commande 25 et l'alésage d'actionneur 26 présentent une symétrie radiale vis-à- vis de l'axe de symétrie 31. Le fonctionnement de la valve d'injection est exposé ci-après en regard de la figure 1: à l'état fermé, la tige d'actionneur 9 se trouve dans une position de fermeture dans laquelle l'aiguille d'injecteur 40 est appliquée sur le siège de valve 41 et les orifices d'injection 45 de l'injecteur sont isolés de l'alimentation en carburant. Il ne se produit donc pas d'injection. Dans cet état, du carburant est introduit sous pression, par le perçage d'entrée 1, dans le conduit annulaire 2, puis, de là, par le perçage d'entrée 29 et l'étranglement d'entrée 4, dans la chambre de pression 5 du piston de commande 3. A partir de la chambre de pression 5, le carburant passe, par l'étranglement de commande 6, dans la chambre de commande 7. En outre, le carburant cherche à s'échapper de la chambre de pression 5 par le perçage de sortie 30 et l'étranglement de sortie 12. Toutefois, dans cet état, la valve de commande 8 à actionnement électromagnétique est fermée. La même pression règne dans la chambre de pression et dans la chambre de commande 7. La tige d'actionneur 9 est repoussée en direction du siège de valve 41 de l'aiguille d'injecteur 40, étant donné que la pression de carburant régnant dans la chambre de commande 7 s'exerce sur une surface plus grande de la tige d'actionneur 9 que * 7 la pression de carburant s'exerçant dans la chambre de carburant 43 sur la face inférieure de l'aiguille d'injecteur 40. Dans cette situation, le piston de commande 3 est maintenu sur sa butée supérieure par le premier ressort 10, de sorte que le piston de commande 3 repose sur le siège d'étanchéité 11 et assure l'étanchéité du conduit annulaire 2 vis-à-vis de la chambre de commande 7. Si alors la valve de commande 8 s'ouvre, le carburant s'évacue par la sortie 34 en passant par l'étranglement de sortie 12. Etant donné que le carburant s'écoulant à la suite doit traverser l'étranglement d'entrée 4, la pression dans la chambre de pression 5 diminue. Il en résulte que du carburant s'écoule de la chambre de commande 7 jusque dans la chambre de pression 5 en passant par l'étranglement de commande 6. Par suite, la pression du carburant dans la chambre de commande 7 diminue, la tige d'actionneur 9 et donc aussi l'aiguille d'injecteur 40 sont soulevées par la pression de carburant régnant dans la chambre de carburant 43 et du carburant est injecté par les trous d'injection 45. Si alors la valve de commande 8 se ferme, du carburant pénètre en outre dans la chambre de commande 5 en passant par l'étranglement d'entrée 4. Du fait de la présence de l'étranglement de commande 6, la pression dans la chambre de pression 5 s'élève d'abord plus rapidement que dans la chambre de commande 7. Par suite, une pression plus grande s'exerce sur la face supérieure du piston de commande 3 que sur la face inférieure, de sorte que le piston de commande 3 est déplacé vers le bas à l'encontre de l'action du premier ressort 10 et qu'il se soulève alors du siège d'étanchéité 11 et libère ainsi une communication directe entre le conduit annulaire 2 et la chambre de commande 7. Il en résulte que le carburant s'écoule de l'entrée 1 jusque dans la chambre de commande 7 en passant par le conduit annulaire 2 et directement par la section transversale totale du siège d'étanchéité 11 ouvert. Par suite, la pression de carburant s'élève brusquement dans la chambre de commande 7, de sorte que l'aiguille d'injecteur À8 est appliquée sur le siège de valve 41 et que l'injection s'interrompt brusquement. Sous l'action du premier ressort 10, il se produit sur le siège d'étanchéité 11 un effet d'étranglement très faible en comparaison de l'étranglement d'entrée 4 et de l'étranglement de commande 6. Si un équilibre de pression s'établit entre la chambre de pression 5 et la chambre de commande 7, le piston de commande 3 est alors repoussé de nouveau vers le haut jusque dans sa position initiale par le premier ressort 10, de sorte que le piston de commande 3 ferme de nouveau le siège d'étanchéité 11 et que le conduit annulaire 2 est de nouveau isolé de la chambre de commande 7. La figure 2 représente une réalisation de la valve d'injection, comportant un boîtier divisé, dans laquelle il est prévu, superposée au boîtier 13, une plaque de pression 14 qui ferme l'alésage de commande 25 en direction de la valve de commande 8. Le perçage de sortie 30, l'étranglement de sortie 12 et la valve de commande 8 sont disposés, avec la sortie 34, dans la plaque de pression 14. La plaque de pression 14 est vissée solidement sur le boîtier 13 au moyen d'un écrou d'accouplement. L'étanchéité entre le boîtier 13 et la plaque de pression 14 s'effectue au moyen d'un siège d'étanchéité 15 plan. Il est toutefois possible aussi d'utiliser une étanchéité réalisée au moyen d'un anneau fendu ou d'un siège conique. La réalisation de la valve d'injection avec une plaque de pression séparée a l'avantage que l'alésage de commande 25 est plus facile à usiner lors de la fabrication de la valve d'injection. La figure 3 représente une division du boîtier 13 dans laquelle le siège d'étanchéité plan 15 est disposé au niveau du siège d'étanchéité 11. De cette manière, le siège d'étanchéité 11 qui s'étend d'une manière conique est facile à usiner lors de la fabrication. Il ne se pose pas de problème d'ajustement entre l'alésage de commande 25 et le siège d'étanchéité 11, étant donné que cet alésage de commande 25 et ce siège d'étanchéité 11 sont formés dans la même partie de boîtier. La figure 4 représente une autre mise en oeuvre avantageuse de l'invention dans laquelle l'alésage de commande 25 est fermé en direction de la valve de commande 8 au moyen d'une plaque de pression 14 d'une manière correspondant à la figure 2 et un manchon de guidage 17 est disposé dans cet alésage de commande 25. D'une manière avantageuse, le manchon de guidage 17 est entouré par une chambre annulaire 18 qui communique avec l'entrée 1. L'utilisation du manchon de guidage 17 offre la possibilité de façonner le manchon de guidage 17 d'une manière précise et de le monter ensuite dans le boîtier 13. La chambre annulaire 18 qui couvre le manchon de guidage 17 sur toute sa surface extérieure offre l'avantage que la pression de carburant régnant dans la chambre annulaire 18 empêche un élargissement du manchon de carburant 17 vers l'extérieur. De ce fait, l'élargissement de l'intervalle séparant le piston de commande 3 et le manchon de guidage 17 est réduit. La figure 5 représente plusieurs formes avantageuses de réalisation de la valve de sortie 8. La figure 5a représente un siège de valve 20 plan dans le cas duquel l'aiguille de valve 35 s'étend d'une manière conique en direction du siège de valve 20, pour se prolonger par une surface d'étanchéité disposée parallèlement au siège de valve 20. La figure 5b représente une valve de commande 8 dans laquelle l'aiguille de valve 35 applique une bille 19 dans un siège de valve 20 en forme de cône et ouvre et ferme ainsi l'étranglement de sortie 12. La figure 5c représente une valve de commande 8 dans laquelle l'aiguille de valve 35 s'étend d'une manière conique en direction de l'étranglement de sortie et s'applique sur un passage 21 s'étendant également d'une manière conique, le passage conique 21 s'étendant suivant un angle plus obtus que la pointe conique 22 de l'aiguille de valve. REVENDICATIONS 1. Valve d'injection, pour l'injection de carburant dans un moteur à combustion interne, comprenant: un boîtier (13) dans lequel est ménagé un alésage d'actionneur (26) dans lequel est disposée une tige d'actionneur (9) pouvant être déplacée, cette tige d'actionneur comportant une aiguille d'injecteur (40) qui, à l'état fermé de la valve d'injection, est appliquée en appui sur un siège de valve (41) comportant un orifice d'injection, un alésage de commande (25) qui se raccorde à l'alésage d'actionneur (26), un piston de commande (3) pouvant être déplacé étant disposé dans l'alésage de commande (25), un élément de ressort (10) disposé entre la tige d'actionneur (9) et le piston de commande (3), de façon telle qu'une chambre de commande (7) est formée entre le piston de commande (3) et la tige d'actionneur (9), et une entrée (1) qui est ménagée dans le boîtier (13) et qui communique par des conduits (2, 29, 4, 5, 6, ) avec la chambre de commande (7) et par l'intermédiaire d'une valve de commande (8) avec une sortie (34), caractérisée: en ce que les conduits comprennent un canal annulaire (2) qui est pratiqué dans la partie périphérique du piston de commande (3) et qui communique par un perçage d'entrée (29, 4) avec une chambre de pression (5) ménagée à l'intérieur du piston de commande (3), en ce que la chambre de pression (5) communique avec la sortie (34) et la chambre de commande (7), en ce que le piston de commande (3) est appliqué par l'élément de ressort (10) en appui sur un siège d'étanchéité (11) qui est formé dans le boîtier (13) et qui assure l'étanchéité du conduit annulaire (29) vis-à-vis de la chambre de commande (7) ll et en ce que le piston de commande (3) peut être déplacé à l'encontre de la force élastique de l'élément de ressort (10) et, de ce fait, le conduit annulaire (29) peut communiquer directement avec la chambre de commande (7). 2. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de transition de l'alésage de commande (25) à l'alésage d'actionneur (26) comporte une surface d'étanchéité (11) de révolution radiale et à profil conique en direction de l'alésage de commande (25), en ce que le piston de commande (3) s'étend jusque dans l'alésage d'actionneur (26) et en ce que, dans la zone de la surface d'étanchéité (11), le piston de commande (3) présente une forme adaptée à la surface d'étanchéité (11), de sorte que le piston de commande (3) assure l'étanchéité sur la surface d'étanchéité (11). 3. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu un étranglement d'entrée (4) entre le conduit annulaire (29) et la chambre de pression (5), un étranglement de sortie (12) entre la chambre de pression (5) et la sortie et un étranglement de commande (6) entre la chambre de pression (5) et la chambre de commande (7). 4. Valve d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'étranglement d'entrée (4) présente une section transversale d'ouverture plus petite que l'étranglement de sortie (12). 5. Valve d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'étranglement de sortie (12) est ménagé dans une plaque de pression (14) qui est disposée entre le boîtier (13) et une plaque de valve. 6. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier (13) est constitué d'au moins deux parties, une partie contenant l'alésage d'actionneur (26) et la seconde partie contenant l'alésage de commande (25). 7. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un manchon (17) est disposé dans l'alésage de commande (25), en ce qu'une chambre annulaire (18) est formée entre le boîtier (13) et le manchon (17) et en ce que la chambre annulaire (18) communique avec l'entrée (1). 8. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valve de commande (8) est réalisée sous forme d'une valve à aiguille comportant un siège d'étanchéité (15) plan. 9. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valve de commande (8) comporte une aiguille de valve (35) qui applique une bille (19) en appui sur un siège conique (20) qui communique avec l'étranglement de sortie (12). 10. Valve d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la valve de commande (8) est réalisée sous forme d'une valve à aiguille qui comporte une aiguille de valve (35) qui s'étend d'une manière conique et qui assure l'étanchéité d'un passage (21) qui s'étend d'une manière conique et communique avec l'étranglement de sortie (12).