Brevet FR2759741A1 — publié le 19980821

Dispositif d'injection à accumulateur pour un moteur à combustion interne multicylindrique, avec injecteurs de carburant commandés par electrovalve. 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, 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 soupape intégrée, 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 et 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 également en communication avec le conduit de décharge à travers une communication à étranglement. On connaît, par le DE 196 12 738 Al un dispositif d'injection à accumulateur comprenant des injecteurs de carburant commandés par électrovalve. Le piston de commande à soupape intégrée est guidé dans deux parties du corps et est en communication avec la face arrière de l'aiguille de buse à travers la chambre du ressort. La soupape est formée par une surface de portée conique annulaire, qui fait saillie sur le piston de commande et s'engage dans une chambre intermédiaire et par un siège de soupape d'une forme conique adaptée qui est formé sur la partie du corps. L'invention a pour but de prévoir sur l'injecteur de carburant du genre en question, des dispositifs grâce auxquels on puisse, d'une part, exercer une influence sur le profil de l'injection et, d'autre part, atteindre une amélioration du degré d'efficacité totale du dispositif d'injection. Pour résoudre ce problème, le piston de commande guidé dans une seule partie du corps et qui peut commander le conduit d'alimentation, et l'aiguille de buse chargée par ressort sont séparés l'un de l'autre dans l'espace et le piston de commande présente, à son extrémité côté soupape, un téton d'étranglement qui émerge d'un perçage d'arrivée lorsque le piston de commande se soulève de son siège de soupape conique. La séparation dans l'espace entre le piston de commande et l'aiguille de buse permet d'éviter la formation d'une fuite constante sous le piston de commande, plus précisément, le risque de formation d'une fuite permanente menant de l'admission de la haute pression à la chambre du ressort, ce qui permet d'améliorer le degré d'efficacité totale du dispositif d'injection à accumulateur. Grâce à la présence d'un téton d'étranglement à l'extrémité libre du piston de commande, on peut obtenir un profil d'injection avantageux au début de l'injection, avec pour résultat une élévation plus progressive de la pression de combustion dans le moteur, qui conduit en même temps à une diminution des émissions de NOx. Le fait que le piston de commande est logé dans une seule partie du corps apporte l'avantage de réduire considérablement le risque de coincement du piston de commande. Selon une autre caractéristique, le piston de commande est construit en deux parties dont la partie supérieure limite la chambre de commande et repose sur l'autre partie qui est de plus petit diamètre, les deux parties du piston formant une chambre annulaire qui est reliée, d'une part au conduit d'alimentation et, d'autre part, au conduit de décharge. Le piston de commande est réalisé en deux parties et présente deux segments de piston de diamètres différents pour la formation d'un espace annulaire. Le piston de commande en deux parties assure une meilleure concentricité et, de cette façon, une étanchéité plus fiable sur le côté haute pression. Pour assurer un profil d'injection adapté aux besoins, la section d'arrivée qui entre en jeu au début de l'injection peut être réalisée par des configurations selon l'invention données au téton d'étranglement. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le piston de commande est réalisé en une seule pièce et il est attiré sur son siège de soupape par un tirant et un ressort de compression; le tirant qui fait suite au téton d'étranglement et qui est de diamètre sensiblement plus petit est engagé dans une chambre de ressort de compression dans laquelle le ressort de compression prend appui, d'un côté, contre la partie supérieure du corps et, de l'autre côté, contre un plateau de ressort de compression rigidement en appui sur l'extrémité inférieure du tirant. L'invention est représentée sur le dessin et elle sera décrite de façon plus détaillée ci-après, à propos d'exemples de réalisation. Sur les dessins: la figure i représente un injecteur de carburant selon l'invention équipé d'un piston de commande en deux parties, la figure 2 représente la partie inférieure du piston de commande, munie du téton d'étranglement, dans une représentation agrandie; la figure 3 représente le téton d'étranglement dans une autre configuration, dans une représentation agrandie et la figure 4 représente un piston de commande réalisé en une seule pièce avec un tirant chargé par ressort. Un injecteur de carburant 1 opérant par injection directe, commandé par électrovalve, pour dispositifs d'injection à accumulateur travaillant sur le principe de la conduite collective ("Common Rail") pour moteurs à combustion interne multicylindriques, est composé d'une aiguille de buse 2 chargée par ressort ainsi que d'un piston de commande 3 à soupape intégrée 4, séparé de cette aiguille dans l'espace. Sur la figure 1, le piston de commande 3 est en deux parties et il est guidé mobile en translation longitudinale dans une seule partie 5 du corps 6 de l'injecteur. La partie supérieure 7 du piston est de plus grand diamètre que la partie inférieure 8 de ce piston, laquelle présente, a son extrémité côté soupape, un téton d'étranglement 10 qui peut se dégager d'un perçage d'arrivée 9. La partie inférieure 8 du piston comprend deux segments 11, 12, dont le segment 12, de plus petit diamètre et qui porte le téton d'étranglement 10, présente une surface de portée 14 de forme conique adaptée au siège de soupape conique 13. Le petit segment 12 du piston délimite une chambre annulaire 16 située entre le siège de soupape 13 et la transition 15 formée entre le petit segment 11 et le grand segment 12 du piston, et d'o part un conduit d'alimentation 17 qui mène à l'aiguille 2 de la buse. Le perçage d'arrivée 9 qui est en communication avec un accumulateur de haute pression (Common Rail) non représenté en détail, est relié, par un conduit de liaison 18 et un étranglement 20, à une chambre de commande 21 située sur la face arrière du piston de commande 3. Ce piston de commande 3 est soumis à la pression générale du dispositif aussi longtemps qu'une électrovalve 22 maintient fermé un étranglement d'écoulement 24 qui peut être mis en communication avec un conduit de décharge 23 et qui débouche dans la chambre de commande 21. Par sa partie supérieure 7, le piston de commande 3 en deux parties applique la partie inférieure 8, de plus petit diamètre, sur son siège de soupape 13 et il interrompt ainsi la transmission de la haute pression entre le perçage d'arrivée 9 et l'aiguille 2 de la buse en passant par le conduit d'alimentation 17. La chambre annulaire 16 formée entre les deux segments 11 et 12 du piston est déchargée de sa pression par un circuit de perçages 26 qui passe dans la partie inférieure 8 du piston et présente un étranglement 25, et qui est en communication avec le conduit de décharge 23 par un conduit 27. Sur la figure 2, on a représenté un téton d'étranglement qui possède une configuration cylindrique dans un segment cylindrique 28 du perçage d'arrivée 9. Le téton d'étranglement 10 et le segment 28 du perçage forment une chambre annulaire 29 qui détermine une section de passage. Sur la figure 3, on a représenté une autre forme de réalisation d'un téton d'étranglement 10' qui se rétrécit progressivement en direction de son extrémité dans le segment cylindrique 28 du perçage. Dès que l'électrovalve 22 est alimentée en courant, il se produit une diminution de la pression au-dessus du piston de commande 3 et, par suite des forces de pression agissant au niveau du siège de soupape 13, une ouverture de la soupape, sous l'effet de laquelle la communication est établie entre l'accumulateur de haute pression et l'aiguille 2 de la buse. L'aiguille 2 de la buse se soulève de son siège en surmontant la force du ressort. La course de levée de soupape du piston de commande 3, désignée par h, est choisie plus grande que la course de levée de l'aiguille 2 de la buse. Cette longue course h de levée de la soupape permet d'obtenir une section de passage progressivement croissante pendant la phase d'ouverture. La section d'ouverture qui détermine initialement la section de passage est obtenue en fonction des besoins dans l'exemple de la figure 2 ou à celui de la figure 3. Grâce au profil souhaité de variation de la section, la chambre 31 de la buse se remplit lentement au début et le débit d'injection croît de même lentement au début de l'injection. Dès que le téton d'étranglement 10 a émergé de la section du perçage d'arrivée 9, la section du perçage est entièrement dégagée. Avec les dispositions selon l'invention, on peut réaliser un profil d'injection très efficace, adapté aux besoins, qui conduit à une élévation progressive de la pression de combustion dans le moteur et, en même temps, à une réduction des émissions de NOx. Sur la figure 4, on a représenté un piston de commande 3' en une seule pièce, muni d'un tirant 33 en forme de tige, qui est engagé dans une chambre 32 de ressort de compression, et qui fait suite au téton d'étranglement 10'. Le piston de commande 3' est attiré vers son siège de soupape 4, par l'intermédiaire du tirant 33, par un ressort de compression 34 guidé dans la chambre 32 du ressort de compression. La chambre 32 du ressort de compression est en permanence en communication avec le passage d'arrivée 9 et elle sert en même temps d'accumulateur de pression additionnel. La partie inférieure du piston de commande 3' en une seule pièce est de la même configuration que la partie inférieure 8 du piston de commande 3 en deux parties. Le téton d'étranglement peut donc présenter une configuration cylindrique ou conique, comme sur la figure 2 ou sur la figure 3. La présence du ressort de compression 34 a pour fonction d'attirer le piston de commande 3' sur son siège de soupape 4 puisque, lors de la fermeture de l'électrovalve 22, il s'établit sur la face arrière du piston de commande 3' une pression générale du dispositif qui a pour effet que le piston de commande est équilibré hydrauliquement en pression. Dans cette forme de réalisation, le piston de commande 3' ne présente pas de circuit de perçages qui relie le conduit d'alimentation 17 au conduit de décharge 23 en permanence. Le conduit d'alimentation 17 est directement relié au conduit 27 menant au conduit de décharge 23 à travers un étranglement 25'. 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 soupape intégrée, un ressort d'aiguille de buse qui prend appui dans une chambre de ressort et qui applique l'aiguille de buse sur son siege 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 et 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 également en communication avec le conduit de décharge à travers une communication à étranglement, caractérisé en ce que le piston de commande (3; 3') guidé dans une seule partie (5) du corps et qui peut commander le conduit d'alimentation (17), et l'aiguille de buse (2) chargée par ressort sont séparés l'un de l'autre dans l'espace et en ce que le piston de commande (3; 3') présente, à son extrémité côté soupape, un téton d'étranglement (10; 10') qui émerge d'un perçage d'arrivée (9) lorsque le piston de commande se soulève de son siège de soupape conique (4). 2. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de commande (3; 3') est composé d'un premier segment de piston (12) guidé dans la partie (5) du corps, ainsi que d'un deuxième segment de piston (11), plus petit en diamètre et qui forme une chambre annulaire (16) et présente une surface de portée conique (14), et auquel fait suite le téton d'étranglement (10), et en ce que le conduit d'alimentation (17) prend naissance dans la chambre annulaire (16) située entre le siège de soupape (4) et le premier segment (11) du piston. 3. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de commande (3') est réalisé en une seule pièce et est attiré sur son siège de soupape (4) par un tirant (33) et un ressort de compression (34). 4.Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tirant (33) qui fait suite au téton d'étranglement (10') et qui est de diamètre sensiblement plus petit est engagé dans une chambre (32) de ressort de compression dans laquelle le ressort de compression (34) prend appui, d'un côté, contre la partie (5) du corps et, de l'autre côté, contre un plateau (35) de ressort de compression qui est rigidement en appui sur l'extrémité inférieure du tirant (33). 5.Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre (32) du ressort de compression, qui joue en même temps le rôle d'un accumulateur de pression supplémentaire est en permanence en communication avec le perçage d'arrivée (9). 6.Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston de commande (3) est construit en deux parties, dont la partie supérieure (7) limite la chambre de commande (21) et s'appuie sur la partie (8) du piston qui est de plus petit diamètre, les deux parties(7, 8)du piston formant une chambre annulaire qui est reliée, d'une part, au conduit d'alimentation (17) et, d'autre part, au conduit de décharge (23). 7. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le téton d'étranglement (10, 10') et un segment (28) du perçage d'arrivée (9) qui coopère avec ce téton sont de configuration cylindrique. 8. Dispositif d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment (28) du perçage d'arrivée (9) est de forme cylindrique et le téton d'étranglement (10') est d'une forme qui se rétrécit progressivement vers son extrémité libre.