Brevet FR2750172A1 — publié le 19971226

L'invention concerne un injecteur pour moteurs à combustion interne, comprenant une aiguille d'injecteur, une vanne commandée par un électroaimant, une chambre de commande reliée à une conduite d'arrivée pour du carburant sous pression ainsi que, lorsque la vanne est ouverte, à une conduite de décharge de la pression, la pression du carburant dans la chambre de commande agissant par l'intermédiaire d'un piston de commande sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur, ensemble avec un ressort de fermeture d'aiguille, ce qui permet l'application de l'aiguille contre un siège de soupape de l'injecteur, le ressort de fermeture d'aiguille s'appuyant, par une extrémité, directement sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur ou sur un élément in- termédiaire en liaison avec cette aiguille. Un injecteur de ce type est décrit dans la demande de brevet européen 0 615 064 A1. Il est désigné aussi par "injecteur alimenté à partir d'une rampe de distribution commune" ("common rail injector"). Cet injecteur est également exposé à une haute pression à l'état de repos, c'est- à-dire dans l'état o l'aiguille d'injecteur est fermée et une injection de carburant n'a pas lieu. L'aiguille est alors maintenue à la position fermée par le ressort d'aiguille d'une part et par l'application d'une pression à une chambre de commande communiquant avec la conduite d'arrivée sous haute pression d'autre part. Quand le moteur est arrêté et qu'il n'y a plus de haute pression dans le système, le ressort d'aiguille est seul à maintenir l'aiguille en position fermée, ce qui évite l'entrée de carburant dans le cylindre. Pendant le fonctionnement, c'est-à-dire lorsque du carburant doit être injecté, l'activation d'un électroaimant a pour conséquence que la chambre de commande est reliée à une conduite de décharge de la pression. En raison des relations préfixées des pressions et des diamètres, la haute pression produit l'ouverture de l'aiguille d'injecteur à l'encontre de la force de fermeture du ressort d'aiguille. Dans le cas de l'injecteur selon la demande de brevet européen 0 615 064, le ressort de fermeture d'aiguille s'appuie par une extrémité sur l'extrémité arrière de l'aiguille, tandis qu'il s'appuie par son autre extrémité sur une partie fixe du corps de l'injecteur. Cet injecteur connu a l'inconvénient que le ressort de fermeture d'aiguille agit non seulement à l'état de repos de l'injecteur, mais aussi pendant le fonctionnement et que, de ce fait, il est soumis en permanence à une sollicitation dynamique. Cela signifie que le ressort est sujet à une sensibilité accrue aux dérangements, par exemple par suite d'usure, et à une réduction de sa durée de vie pou- vant aller jusqu'à la rupture du ressort. Un autre inconvénient est que des vibrations propres du ressort peuvent se produire pendant le fonctionnement, qui modifient en conséquence le comportement d'amenée de carburant. La demande de brevet allemand 38 24 467 A1 décrit un injecteur pour gros moteurs et possédant un ressort de fermeture qui peut être pré- contraint plus ou moins par différents pistons. Deux pistons sont prévus dans ce but. Cet injecteur ne se rapporte pas à un système à rampe de distribution. L'aiguille d'injecteur est maintenue à la position fermée par un ressort. De plus, plusieurs orifices d'injection sont prévus, qui peuvent être mis en action indépendamment, de façon ciblée. Par le brevet allemand 38 11 885 C2, on connaît un dispositif d'injection pratiquant une préinjection et une injection principale et possédant un piston chargé par ressort. Ce dispositif est dans son ensemble d'une autre construction et ne se rapporte pas à un système à rampe de distribution. La demande de brevet 41 15 103 A1 décrit un dispositif d'injection comprenant une pompe à haute pression selon un système à rampe de distribution. Cet injecteur ne possède pas de piston de fermeture ou de commande. Sa fonction est assurée par le fût de l'aiguille d'injecteur. Le but de l'invention est de créer un injecteur, du type mentionné au début, dont la construction soit plus simple et qui soit surtout moins sensible aux dérangements. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le ressort de fermeture d'aiguille s'appuie, par son autre extrémité, directement sur le piston de commande ou sur un élément intermédiaire pouvant être relié à ce piston, le ressort de fermeture d'aiguille présentant une position et/ou une longueur telles qu'il est "court-circuité", c'està- dire que l'effet de ce ressort est supprimé, à l'état ouvert de l'aiguille d'in- jecteur. Grâce à la disposition et la réalisation selon l'invention du ressort de fermeture d'aiguille, ce ressort est sans effet, donc pas non plus soumis à des sollicitations dynamiques, à l'état de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque l'aiguille d'injecteur est ouverte et que du carburant est injecté dans le cylindre coordonné. Du fait que le ressort de fermeture d'aiguille est alors "court-circuité", le piston de commande agit directement, mécani- quement, sur l'aiguille d'injecteur. Le ressort de fermeture d'aiguille selon l'invention est pratiquement utilisé seulement, ou entre seulement en fonction, lorsqu'il est nécessaire, à savoir à l'état de repos de l'injecteur, afin d'empêcher l'écoulement de carburant dans le cylindre. Dans tous les autres cas, c'est-à-dire lorsqu'une pression règne dans le système, il est immobile. Un autre avantage de la solution selon l'invention est que, avec cette réalisation de l'injecteur, on obtient une longueur d'encombrement relativement courte car le ressort de fermeture d'aiguille est disposé, en prennent peu de place, entre le piston de commande et l'aiguille d'injecteur. En comparaison avec des solutions selon l'état de la technique, la solution selon l'invention supprime également des surfaces d'étanchéité et procure une construction simple de l'injecteur, ce qui conduit à une économie de coûts correspondante. Un mode de réalisation de l'invention prévoit qu'au moins un élément de guidage soit placé entre le piston de commande et l'aiguille d'injecteur, élément qui est réalisé comme un guide pour le ressort de fermeture d'aiguille, l'élément de guidage étant relié au piston de commande ou à l'aiguille d'injecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples non limitatifs de réalisation, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un injecteur selon l'invention; - la figure 2 montre un détail d'un injecteur avec une disposition différente du ressort de fermeture d'aiguille; et - la figure 3 montre un détail d'un injecteur présentant une troisième disposition du ressort de fermeture d'aiguille. L'injecteur dont la description va suivre possède une structure et un mode de fonctionnement dont les principes sont connus (voir par exemple de la demande de brevet européen 0 615 064 A1), raison pour laquelle seules les parties essentielles à l'invention seront décrites plus en détail. L'injecteur comporte un corps d'injecteur 1 dans lequel est formé un canal d'admission 2 relié sous haute pression à un système à rampe de distribution commune. Un alésage du corps d'injecteur 1 contient un pis- ton de commande 3 derrière lequel se trouve une chambre de commande 4. Cette chambre est reliée, par une conduite de branchement 2a contenant un point d'étranglement 5, à l'arrivée du carburant sous haute pression. La chambre de commande 4 est reliée en outre, à travers un point d'étranglement 6 pour l'écoulement, lequel peut être fermé par une vanne 7 à commande électromagnétique constituant une vanne à deux voies, à une conduite 8 de décharge de la pression. La vanne 7 peut être commandée de manière connue par un électroaimant 9. Lorsque la vanne est actionnée par l'électroaimant 9, ce qui provoque l'ouverture de l'étranglement d'écoulement 6, la chambre de commande 4 peut ainsi être déchargée en pression. En raison de la pression régnant dans la chambre de commande 4, le piston de commande 3 exerce une force sur le côté arrière du fût 10 d'une aiguille d'injecteur 11. Si l'aiguille 11 ne se trouve pas à la position fermée, dans laquelle elle est appliquée contre un siège de soupape 12 dans le corps d'injecteur 1, elle démasque des canaux d'injection 13 menant à l'espace intérieur d'un cylindre non représenté. Un espace annulaire 14, se raccordant au côté du piston de commande 3, dirigé vers l'aiguille 11 est relié par une conduite de fuite 15 à un retour de carburant en vue de l'évacuation de carburant de fuite. Le piston de commande 3 est pourvu d'un perçage central 16 qui s'ouvre vers l'aiguille 11. Un ressort de fermeture d'aiguille 17 est placé dans l'alésage 16. Ce ressort possède une grandeur et une longueurs telles qu'à l'état comprimé, lorsque la haute pression règne dans le canal d'admission 2 et la conduite de branchement 2a, il se trouve complètement à l'intérieur de l'alésage 16. Comme on peut le voir sur la figure 1, le piston de commande 3 s'applique ainsi directement, par son côté frontal dirigé vers l'aiguille 11, contre l'extrémité arrière du fût 10 de l'aiguille d'injecteur. L'injecteur selon l'invention fonctionne de la manière suivante: Pendant le fonctionnement, c'est-à-dire quand la pression du système est appliquée en permanence, le ressort de fermeture d'aiguille 17 est "court-circuité" et son effet est supprimé. Le piston de commande 3 et le fût 10 de l'aiguille sont appliqués directement l'un contre l'autre. Suivant que l'électroaimant 9 maintient la vanne 7 et par suite l'étranglement d'écoulement 6 en position ouverte ou en position fermée, l'aiguille d'injecteur 11 se trouve de façon connue à l'état ouvert ou à l'état fermé. C'est seulement à l'état de repos, en l'absence de haute pression dans le canal d'admission 2 et par suite aussi dans le canal de dérivation 2a, que le ressort de fermeture 17 de l'aiguille d'injecteur entre en action. En raison de l'absence d'une contre-pression provenant d'un espace à haute pression 18, d'o partent les orifices d'injection 13, la force du ressort agit dans ce cas sur l'extrémité arrière du fût 10 de l'aiguille et presse ainsi l'aiguille 11 sur le siège 12. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l'aiguille 11 est fondamentalement de la même structure que celle décrite en référence à la figure 1. A la place de l'alésage 16 ménagé dans le piston de commande 3, on a prévu ici, pour le guidage et aussi pour établir une liaison mécanique directe ou une application directe du piston 3 contre le fût 10 de l'aiguille d'injecteur pendant le fonctionnement, une tige 19 comme élément de guidage. Le ressort de fermeture d'aiguille 17 est enfilé sur la tige 19 et guidé par elle. La figure 3 représente une solution équivalente pour ce qui concerne le guidage du ressort de fermeture d'aiguille 17. A la place d'une tige 19, on a prévu ici une douille 20 comme élément de guidage. La douille 20 est disposée aussi, comme la tige 19, en tant que pièce d'écartement entre le piston de commande 3 et l'extrémité arrière du fût de l'aiguille. La tige 19 selon la figure 2 et la douille selon la figure 3 sont reliées ou bien au piston de commande 3 ou alors au fût 10 de l'ai- guille d'injecteur. Pendant le fonctionnement, la douille 20, comme la tige 19, est appliquée par un côté frontal contre l'autre pièce, c'est-àdire contre le piston 3 ou le fût 10 de l'aiguille, suivant qu'elle est reliée à l'une ou l'autre. Cela signifie que même dans les cas selon les figures 2 et 3, le ressort de fermeture d'aiguille 17 est "courtcircuité", c'est-à-dire sans effet dans cet état. C'est uniquement en l'absence de haute pression dans le système que la force du ressort agit entre le piston de commande 3 et le fût 10 de l'aiguille, avec le résultat que l'aiguille d'injecteur 11 est pressée sur le siège de soupape 12. REVENDICATIONS 1. Injecteur pour moteurs à combustion interne, comprenant une aiguille d'injecteur, une vanne commandée par un électroaimant, une chambre de commande reliée à une conduite d'arrivée pour du carburant sous pression ainsi que, lorsque la vanne est ouverte, à une conduite de décharge de la pression, la pression du carburant dans la chambre de commande agissant par l'intermédiaire d'un piston de commande sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur, ensemble avec un ressort de fermeture d'aiguille, ce qui permet l'application de l'aiguille contre un siège de soupape de l'injecteur, le ressort de fermeture d'aiguille s'appuyant, par une extrémité, directement sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur ou sur un élément intermédiaire en liaison avec cette aiguille, caractérisé en ce que le ressort de fermeture d'aiguille (17) s'appuie, par son autre extrémité, directement sur le piston de commande (3) ou sur un élément intermédiaire pouvant être relié à ce piston, le ressort de fermeture d'aiguille (17) présentant une position et/ou une longueur telles qu'il est "court-circuité", c'est-à-dire que l'effet de ce ressort est supprimé,à l'état ouvert de l'aiguille d'injecteur (11). 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de fermeture d'aiguille (17) est disposé dans un perçage (16) ménagé dans le piston de commande (3), perçage qui s'ouvre vers l'aiguille d'injecteur (11). 3. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément de guidage (19, 20) est placé entre le piston de commande (3) et l'aiguille d'injecteur (11), élément qui est réalisé comme un guide pour le ressort de fermeture d'aiguille (17), l'élément de guidage (19, 20) étant relié au piston de commande (3) ou à l'aiguille d'injecteur (11). 4. Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de guidage est réalisé sous la forme d'une tige centrale (19) sur laquelle est enfilé le ressort de fermeture d'aiguille (17). 5. Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de guidage est réalisé sous la forme d'une douille (20) à l'intérieur de laquelle est guidé le ressort de fermeture d'aiguille (17).