Brevet FR2766523A1 — publié le 19990129

-1 L'invention concerne une soupape injectrice de carburant à injection directe et pilotage par électrovanne pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, comprenant un piston de commande et s un obturateur de soupape coopérant avec lui dans un corps de soupape, une canalisation haute pression menant à l'obturateur et pouvant être reliée, lorsque l'obturateur est ouvert, c'est-à- dire levé de son siège, à une canalisation d'amenée qui débouche dans une chambre de pression entourant une aiguille d'injection, ainsi qu'un perçage traversant s'étendant dans le piston de commande et l'obturateur et à travers lequel une chambre de commande, délimitée par le piston de commande, est reliée en permanence à la canalisation haute pression avec interposition d'un étranglement d'arrivée, la chambre de commande, à laquelle est appliquée une pression, pouvant être détendue par l'électrovanne, laquelle influence l'injection, la soupape comprenant en outre une canalisation de retour présentant un point d'étranglement. On connaît une telle soupape injectrice, pilotée par électrovanne, par le document DE 196 12 738 Ai, selon lequel le piston de commande, ensemble avec 1 'obturateur de scupape intégré, est guidé dans deux parties du corps de la soupape et en liaison directe avec le côté arrière de l'aiguille d'injection. L'obturateur est entouré d'une chambre annulaire dans laquelle débouchent d'une part la canalisation d'amenée et d'autre part une canalisation de retour étranglée. Dans le cas de systèmes de ce type, la canalisation haute pression menant à la buse d'injection est détendue en permanence par le retour étranglé, plus exactement par la liaison permanente menant de la canalisation d'amenée à travers la chambre annulaire à la canalisation de retour. Le but de l'invention est de permettre une nette amélioration du rendement global du système 2 2766523 d'injection, par des dispositions peu coûteuses dans la construction de chacune des soupapes injectrices de carburant - du type générique indiqué au début - d'un moteur. Partant d'une soupape comme spécifiée au début, on obtient ce résultat par le fait que, pendant l'injection, l'obturateur de soupape est capable d'interrompre une liaison de détente menant de la canalisation d'amenée à la canalisation de retour. lo Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention: - la liaison de détente est réalisée comme un étranglement de détente du système; l'étranglement de détente du système est agencé à l'intérieur du corps de soupape dans une dérivation de la canalisation d'amenée et est en liaison avec la canalisation de retour, à travers une gorge périphérique prévue sur l'obturateur, faisant également office de piston de soupape seulement, en dehors du temps d'injection; - l'étranglement de détente du système est prévu dans l'obturateur et peut être relié seulement en dehors du temps d'injection à une chambre annulaire entourant l'obturateur dans la zone du siège de la soupape, de manière que soit établie une liaison de détente menant de la canalisation d'amenée, débouchant dans la chambre annulaire, à travers l'étranglement de détente du système et un perçage longitudinal s'étendant dans l'obturateur, jusqu'à la canalisation de retour; - le piston de commande et l'obturateur, ayant un plus petit diamètre, de même que leurs perçages traversants, sont disposés coaxialement, des faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre du piston de commande et de l'obturateur étant pressées l'une contre l'autre - en étanchanchéifiant les perçages traversants -, le perçage traversant agencé dans le piston de commande présentant 3 2766523 un étranglement d'arrivée à son extrémité côté chambre de commande; - le piston de commande et l'obturateur forment ensemble, dans la zone de leurs faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre, une chambre intermédiaire de forme annulaire qui est en liaison avec la canalisation de retour en toute position du piston de commande; - la gorge périphérique, de configuration peu profonde, ou le perçage longitudinal s'étendant dans l'obturateur io mène à la chambre intermédiaire de forme annulaire. Les dispositions selon l'invention évitent une détente permanente pendant l'injection, à savoir par la liaison - pouvant être commandée - entre la canalisation d'amenée menant à la buse d'injection et la canalisation de retour reliée au système basse pression. En d'autres termes, une détente a lieu seulement entre les injections, mais non pas pendant l'injection. La quantité de carburant retournée est ainsi diminuée considérablement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une soupape injectrice de carburant selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale à échelle beaucoup plus grande de la partie supérieure d'une telle soupape; et - la figure 3 est une vue semblable d'une variante de réalisation de la soupape injectrice de carburant selon l'invention. Une soupape injectrice de carburant selon la figure 1, à injection directe et à pilotage par électrovanne, soupape qui est appliquée de préférence à des systèmes d'injection à accumulation de moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, fonctionnant selon le principe de la rampe de distribution commune ("Common-Rail"), se compose d'un corps de soupape 2 en plusieurs parties, d'un piston de commande 5 guidé pour s pouvoir coulisser longitudinalement dans un évidement cylindrique étagé 3 ménagé dans le corps de soupape 2 et d'un obturateur de soupape 4 coopérant avec ce piston, ainsi que d'une aiguille d'injection 6 chargée par ressort et séparée dans l'espace de l'obturateur 4 et du io piston de commande 5. L'obturateur 4 est réalisé pour servir en même temps de piston de soupape et disposé sur le même axe que le piston de commande 5 - ayant un plus grand diamètre - qui présente un perçage traversant 7, auquel se raccorde un perçage traversant 8 ménagé dans l'obturateur. Le piston de commande 5 et l'obturateur ou piston de soupape 4 sont logés tous deux dans une partie d'un seul tenant du corps 2 de la soupape. Par son côté arrière, le piston de commande 5 délimite un côté d'une chambre de commande 9 dans laquelle débouche un étranglement d'arrivée 10 du perçage traversant 7. En raison de la prévision de l'étranglement d'arrivée 10, il s'établit, sur l'extrémité côté haute pression du piston de soupape, une pression plus élevée que dans la chambre de commande 9 lorsque cette dernière est détendue, ce qui provoque la levée de l'obturateur 4 de son siège de soupape 12. La chambre de commande 9 communique, à travers les deux perçages traversants coaxiaux 7, 8, avec une canalisation haute pression 11 s'étendant radialement dans le corps de soupape 2. Le piston de soupape est pourvu d'une surface obturatrice 13 de forme conique, qui est adaptée au siège de soupape conique 12 prévu dans le corps 2. A cette forme conique se raccorde, sur le piston de soupape, un embout cylindrique 14 entouré d'une chambre annulaire 15 d'o part une canalisation d'amenée 16 qui débouche dans une chambre de pression 17 entourant l'aiguille d'injection 6 chargée par ressort. Selon la figure 2, la canalisation d'amenée 16 présente une dérivation 18 comprenant un étranglement de détente du système 19, lequel coopère, dans le sens d'une commande de montée ou de descente, avec une gorge périphérique 20 ménagée dans la partie supérieure du piston de soupape 4. La gorge périphérique 20 est reliée à travers une chambre intermédiaire 21 de forme annulaire à une canalisation de retour 22. La chambre intermédiaire 21 est formée à parts égales par une réduction de section 23 pratiquée dans le piston de commande et une réduction de section 24 pratiquée dans le piston de soupape 4 et cette chambre est nettement plus grande que la gorge périphérique 20. A la position représentée, le piston de soupape 4, appliqué contre le siège 12, établit une liaison de détente ouverte allant de la canalisation d'amenée 16 à travers l'étranglement de détente du système 19, la gorge périphérique 20 et la chambre intermédiaire 21 jusqu'à la canalisation de retour 22 côté basse pression. Dès que la chambre de commande 9, pouvant être reliée à une canalisation de détente 25, est détendue par l'activation de l'électrovanne 26 (figure 1), le piston de soupape 4 est levé de son siège 12, du fait que la pression régnant sur l'embout 14 de ce piston est plus élevée, et l'arête de distribution inférieure 20a de la gorge périphérique 20 passe par-dessus l'étranglement de détente du système 19, de sorte que la détente est interrompue pendant l'injection. La chambre intermédiaire 21 de forme annulaire et la canalisation de retour 22 sont - contrairement à l'étranglement de détente du système 19 et à la gorge périphérique 20 - reliées en permanence l'une à l'autre, G 2766523 indépendamment de la position instantanée du piston de soupape 4. Selon la figure 3, l'étranglement de détente du système 19 ne se trouve pas dans le corps 2 de la soupape, mais dans le piston de soupape 4 et est en liaison avec un perçage longitudinal 27 s'étendant dans ce piston et menant à la chambre intermédiaire 21. L'étranglement de détente du système 19 possède, à faible distance de l'embout 14, une zone io d'orientation radiale et peut être relié à la chambre annulaire 15 seulement lorsque le piston ou obturateur de soupape 4 occupe sa position fermée. La section d'embouchure 19a de l'étranglement 19 se trouve dans la zone supérieure de la chambre annulaire 15, si bien que is la liaison de détente est supprimée déjà après une faible course d'ouverture du piston/obturateur 4. 7 2766523 REVENDICATIONS 1. Soupape injectrice de carburant à injection directe et pilotage par électrovanne pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, comprenant un piston de commande et un obturateur de soupape coopérant avec lui dans un corps de soupape, une canalisation haute pression menant à l'obturateur et pouvant être reliée, lorsque l'obturateur est ouvert, c'est-à-dire levé de son siège, à une canalisation d'amenée qui débouche dans une chambre de pression entourant une aiguille d'injection, ainsi qu'un perçage traversant s'étendant dans le piston de commande et l'obturateur et à travers lequel une chambre de commande, délimitée par le piston de commande, est reliée en permanence à la canalisation haute pression avec interposition d'un étranglement d'arrivée, la chambre de commande, à laquelle est appliquée une pression, pouvant être détendue par l'électrovanne, laquelle influence l'injection, la soupape comprenant en outre une canalisation de retour présentant un point d'étranglement, caractérisée en ce que, pendant l'injection, l'obturateur de soupape (4) est capable d'interrompre une liaison de détente menant de la canalisation d'amenée (16) à la canalisation de retour (22). 2. Soupape injectrice de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison de détente est réalisée comme un étranglement de détente du système (19). 3. Soupape injectrice de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'étranglement de détente du système (19) est agencé à l'intérieur du 8 2766523 corps de soupape (2) dans une dérivation (18) de la canalisation d'amenée (16) et est en liaison avec la canalisation de retour (22), à travers une gorge périphérique (20) prévue sur l'obturateur (4), faisant également office de piston de soupape, seulement en dehors du temps d'injection. 4. Soupape injectrice de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'étranglement de détente du système (19) est prévu dans l'obturateur (4) et peut être relié seulement en dehors du temps d'injection à une chambre annulaire (15) entourant l'obturateur (4) dans la zone du siège de la soupape, de manière que soit établie une liaison de détente menant de la canalisation d'amenée (16), débouchant dans la chambre annulaire (15), à travers l'étranglement de détente du système (19) et un perçage longitudinal (27) s'étendant dans l'obturateur (4), jusqu'à la canalisation de retour (22). 5. Soupape injectrice de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de commande (5) et l'obturateur (4), ayant un plus petit diamètre, de même que leurs perçages traversants (7, 8), sont disposés coaxialement, des faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre du piston de commande (5) et de l'obturateur (4) étant pressées l'une contre l'autre - en étanchéifiant les perçages traversants (7, 8) -, le perçage traversant (7) agencé dans le piston de commande (5) présentant un étranglement d'arrivée (10) à son extrémité côté chambre de commande. 6. Soupape injectrice de carburant selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston de commande (5) et l'obturateur (4) forment ensemble, dans la zone de leurs faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre, une chambre intermédiaire (21) de forme annulaire qui est en liaison avec la canalisation 9 2766523 de retour (22) en toute position du piston de commande (5). 7. Soupape injectrice de carburant selon la revendication 3 ou 4, en combinaison avec la revendication 6, caractérisée en ce que la gorge périphérique (20), de configuration peu profonde, ou le perçage longitudinal (27) s'étendant dans l'obturateur (4) mène à la chambre intermédiaire (21) de forme annulaire.