Brevet FR2782753A1 — publié le 20000303

-1 Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, destiné à être disposé dans un logement d'injecteur appartenant au moteur à combustion interne et s'ouvrant vers la chambre de combustion, et qui présente un corps d'injecteur et un col d'injecteur, diminué par rapport au corps d'injecteur et muni d'une ouverture d'injection prévue à l'extrémité du col côté chambre de combustion, et auquel est associé, dans la région du col, un fourreau protecteur qui, radialement à l'extérieur, se trouve à distance du logement d'injecteur qui l'entoure et, radialement à l'intérieur, est en appui sans jeu contre le col sur une région axiale partielle, à partir d'une de ses extrémités, tandis que, sur une autre région partielle, il délimite une fente annulaire qui le sépare du col, le fourreau protecteur étant muni, à son extrémité dirigée vers le corps d'injecteur, d'une collerette annulaire qui peut être serrée entre le corps d'injecteur et le logement d'injecteur dans la région du-départ du col. On connaît déjà des injecteurs de carburant du genre précité par le document DE PS 873 011, figures 2 et 3. Dans la construction habituelle et le fonctionnement habituel, il sont composés d'un corps d'injecteur et d'un col d'injecteur diminué en diamètre par rapport au corps d'injecteur, et qui présente, à l'extrémité côté chambre de combustion, au moins une ouverture d'injection qui est commandée au moyen de l'aiguille d'injecteur, et auquel est associé un fourreau protecteur. Le fourreau protecteur est disposé, radialement à l'extérieur, à distance du logement d'injecteur qui l'entoure, la fente annulaire ainsi formée s'étendant, à partir de la chambre de combustion, jusqu'à une collerette annulaire qui est associée à la région du départ du col et qui peut être serrée entre des portées du corps d'injecteur et du logement d'injecteur. Egalement entre le col de l'injecteur et le fourreau protecteur, est formée, en partant de la chambre de combustion, une fente annulaire qui, toutefois, ne s'étend pas jusque dans la région terminale supérieure du col d'injecteur puisque, dans cette région, le fourreau protecteur est appuyé contre le col avec un ajustement à serrage et que, par exemple, il est mis en liaison par sûreté de forme avec le col d'injecteur par rétreint. Ce type de configuration et de montage du fourreau protecteur conduit certes au fait que le fourreau protecteur recouvre presque entièrement le col d'injecteur et que, grâce à la fente annulaire formée, côté chambre de combustion, entre le fourreau protecteur et le col d'injecteur, il est bien approprié pour réduire l'action de la chaleur sur le col d'injecteur, ainsi qu'au fait que, grâce à la liaison par ajustement à serrage formée, entre le col d'injecteur et le fourreau protecteur dans la région du départ du col, il assure une transmission de chaleur relativement bonne entre le col d'injecteur et le fourreau protecteur, avec pour conséquence une bonne transmission de la chaleur vers le logement d'injecteur. Toutefois, avec cette construction, l'injecteur est soumis à une contrainte, et il est éventuellement serré, dans la région de la zone critique de raccordement entre le corps d'injecteur et le col d'injecteur, ce qui est critique en raison des conditions d'ajustement extraordinairement serrées pour l'aiguille de l'injecteur et pour son guidage coulissant, qui doit être autant que possible dépourvu de jeu. En supplément, cette configuration signifie une fabrication relativement coûteuse ainsi que des difficultés pour l'interchangeabilité du fourreau protecteur en cas de réparation. Face à cela, on cherche par l'invention à perfectionner un injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, du genre cité au début, de telle manière qu'avec une haute efficacité de protection du fourreau protecteur, la liaison entre le fourreau protecteur et l'injecteur puisse être établie de telle façon qu'elle puisse être maîtrisée avec des moyens relativement simples, non seulement lors de l'équipement mais aussi en cas de réparation, et qu'en particulier elle rende l'interchangeabilité encore possible dans le travail en atelier. Ce résultat est obtenu par le fait que le fourreau protecteur présente un appui dépourvu de jeu radial sur la région terminale, côté chambre de combustion, du col d'injecteur et par le fait que la fente annulaire entre le fourreau protecteur et le col d'injecteur est fermée par l'appui entre le col d'injecteur et le fourreau protecteur ainsi que par l'appui de la collerette annulaire qui se trouve axialement dans le raccordement entre le col d'injecteur et le corps d'injecteur, sur le corps d'injecteur. Du fait que, dans la solution selon l'invention, le fourreau protecteur est en appui à joint étanche sans jeu contre le col d'injecteur dans la région terminale côté chambre de combustion, cette liaison peut être établie, en utilisant une matière qui n'est pas excessivement dure pour le fourreau protecteur, sous la forme d'un ajustement à serrage par l'emmanchement du fourreau protecteur, ce qui fait qu'il est possible de fabriquer le fourreau protecteur avec une paroi mince dans sa région qui fait suite à cette région d'ajustement, puisqu'il n'y a pas de contrainte sur cette région lors de l'assemblage du fourreau protecteur avec le col d'injecteur. Une telle configuration à paroi mince constitue en supplément une bonne condition pour que les forces qui agissent éventuellement sur la collerette annulaire, lors du serrage de cette collerette appartenant au fourreau protecteur, ne conduisent pas à des contraintes sur le col d'injecteur, d'autant plus que, dans la région du raccordement avec l'extrémité côté chambre de combustion du col d'injecteur, qui est assemblé par une liaison par action de force avec le col d'injecteur, il existe une fente annulaire entre ce dernier et le fourreau protecteur. Grâce à l'appui à joint étanche du fourreau protecteur sur le col d'injecteur de part et d'autre de la fente annulaire, cette fente annulaire représente en supplément un espace isolant pratiquement fermé sur lequel les gaz de combustion très chauds ne peuvent pas agir directement, I'assemblage par action de force qui relie le fourreau protecteur au col d'injecteur apportant, dans la région terminale de ce col côté chambre de combustion, une notable protection contre le rayonnement thermique radial, et ceci en combinaison avec de bonnes conditions pour évacuer du col d'injecteur la chaleur qui pénètre dans ce col par le côté frontal. La solution selon l'invention offre donc déjà d'excellentes conditions pour la réalisation d'une bonne protection thermique pour le col d'injecteur, et elle réunit ces avantages à une solution qui peut être bien maîtrisée sous l'aspect de la technique de fabrication et aussi en cas de réparation. Dans le cadre de l'invention, la fente annulaire fermée hermétiquement, de préférence étanche aux gaz, entre le col d'injecteur et le fourreau protecteur apporte aussi la possibilité de remplir éventuellement le volume de la fente annulaire avec une matière isolante appropriée. Pour exclure que, dans le cas o l'on utilise une matière plus tendre, bonne conductrice de la chaleur comme, par exemple, le cuivre ou des alliages de cuivre, pour le fourreau protecteur, la fente annulaire soit écrasée dans la région de la collerette au moment du serrage axial de cette collerette, et pour exclure de ce fait qu'il se produise un appui direct contre le col d'injecteur, il est judicieux, selon l'invention, de diminuer axialement, radialement dans une position intérieure, la surface de joint étanche de la collerette annulaire qui est dirigée vers le corps d'injecteur de manière qu'il se forme un espace annulaire qui représente un élargissement radial de la fente annulaire. En ce qui concerne la largeur de la collerette annulaire, il se révèle avantageux de calculer cette largeur en fonction de la précontrainte de serrage axial de telle manière qu'on obtienne des valeurs de pression par unité de surface appropriées pour la matière et pour les spécifications, ce qui peut conduire au fait que, selon l'invention, cet espace annulaire radial occupe à peu près la moitié de la largeur de la collerette annulaire. Dans une configuration selon l'invention, il est avantageux que la longueur axiale du contact entre le fourreau protecteur et le col d'injecteur soit relativement petite et, en dimensions, relativement au diamètre du col d'injecteur, d'à peu près la moitié jusqu'à à peu près la totalité du diamètre du col d'injecteur, cependant qu'en vue d'obtenir l'ajustement à serrage recherché entre le col d'injecteur et le fourreau protecteur, il est avantageux de réaliser le fourreau protecteur avec un renforcement de son épaisseur de paroi dans la région de l'ajustement à serrage qu'il s'agit d'obtenir. Dans le cadre de l'invention, I'épaississement correspondant est prévu de préférence radialement à l'intérieur et constitué de préférence par une embase annulaire qui fait saillie radialement vers l'intérieur en forme de gradin, la largeur radiale de la saillie en forme de gradin étant, selon l'invention, de préférence plus grande que la fente annulaire, de sorte qu'on peut former la fente annulaire en conservant un profil radialement extérieur, cylindrique du fourreau protecteur. Rapporté au diamètre du col d'injecteur, il se révèle avantageux que l'épaisseur de paroi du fourreau protecteur dans la région de la fente annulaire corresponde à peu près à 1/7 jusqu'à 1/12, de préférence 1/10 du diamètre extérieur du col d'injecteur. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description. Du reste, I'invention est décrite ciaprès avec d'autres détails en regard du dessin qui montre en coupe, dans un exemple de réalisation schématisé et simplifié, une région partielle d'un injecteur de carburant monté dans une culasse d'un moteur à combustion interne. Dans le détail représenté sur la figure en coupe, on a représenté une région de la culasse 1 qui est associée à la chambre de combustion du moteur à combustion interne qui n'est pas représenté plus en détail, région dans laquelle est disposé, pour déboucher dans la chambre de combustion, un injecteur de carburant 2 qui est représenté partiellement, cependant que, pour cet injecteur 2 et pour la culasse 1, on prend pour base une construction essentiellement connue. La culasse 1 comprend un logement d'injecteur 3 qui est accessible par son côté qui est à l'opposé de la chambre de combustion et qui est isolé de la chambre à eau de la culasse par une douille rapportée 4 qui est vissée dans la paroi côté chambre de combustion de la culasse par un prolongateur 6 en forme de col, de telle manière que, dans le prolongement de ce prolongateur 5 en forme de col, la région de la paroi 6 de la culasse qui est dirigée vers la chambre de combustion forme une partie du logement d'injecteur 3. Le profil intérieur cylindrique du prolongateur 5 en forme de col et la région de paroi cylindrique adjacente du logement d'injecteur 3 qui est formée par la paroi de la culasse, se trouvent ici sur une paroi latérale de cylindre commune qui est désignée par 7. Cette paroi latérale de cylindre 7 forme la limite extérieure pour la partie du logement d'injecteur 3 dans laquelle le col d'injecteur 8 de carburant 2 est engagé, le col d'injecteur 8 se raccordant, au niveau du porte-injecteur agrandi en diamètre, au corps d'injecteur porté par ce porte-injecteur, et qui, dans la suite, est désigné globalement avec ce dernier, par l'expression corps d'injecteur 9. Au raccordement en gradin entre le corps d'injecteur 9 et le col d'injecteur 8, qui présente la portée 10 formée par le gradin, correspond une diminution de la douille rapportée 4, au raccordement avec son prolongateur 5 en forme de col, cette diminution formant une portée 11 qui correspond à la portée 10 du corps d'injecteur 9. Entre ces portées 10 et 11, se trouve une collerette annulaire 12 d'un fourreau protecteur désigné dans son ensemble par 13, qui entoure radialement le col d'injecteur 8, le segment sensiblement cylindrique du fourreau protecteur 13 qui fait suite à la collerette annulaire 12 étant désigné par 14. Dans l'exemple de réalisation, le segment 14 a un diamètre extérieur cylindrique et, par son diamètre extérieur, il délimite une fente annulaire 15 qui le sépare de la paroi latérale de cylindre 7 du logement d'injecteur 3. La périphérie intérieure du segment 14, sensiblement cylindrique, du fourreau protecteur 13 est composée, dans l'exemple de réalisation, de deux régions partielles 16 et 17, dont la région partielle 16 se raccorde à la collerette annulaire 12 en formant une fente annulaire 18 tandis que la région partielle 17 est réalisée avec une réduction de cote par rapport au diamètre du col d'injecteur 8 - dans la région correspondante - de sorte que, sur la région partielle 17, le fourreau protecteur 13 est monté sur le col d'injecteur 8 avec un ajustement à serrage. Cette région partielle 17 est associée à l'extrémité côté chambre de combustion du col d'injecteur 8 qui est munie d'un prolongateur 19 qui présente l'ouverture d'injection 20, laquelle n'est représentée ici que de façon symbolique. La fente annulaire 18 s'étend, dans la direction axiale, jusque dans la région de la collerette annulaire 12 et, de cette façon, elle se raccorde à une chambre annulaire radiale 21 qui est formée par le fait que sur sa face frontale dirigée vers la portée 10, la collerette annulaire 12 est diminuée axialement, dans une position radialement intérieure. La largeur de la chambre annulaire 21 correspond ici à peu près à la moitié de la largeur de la collerette annulaire 12, de sorte que la collerette annulaire 12 présente, vers la portée 10 du corps d'injecteur 9, une plus petite surface annulaire que vers la portée 11 de la douille rapportée 4, ce qui assure une bonne évacuation de la chaleur vers la douille rapportée 4. Entre la collerette annulaire 12 et la région partielle côté chambre de combustion du fourreau protecteur 13, ce fourreau est réalisé à paroi mince, l'épaisseur de paroi du fourreau protecteur 13 correspondant, dans cette région partielle, à peu près à 1/10 du diamètre du col d'injecteur 8 qui pour un injecteur de moteur à combustion interne diesel de véhicule utilitaire, est de l'ordre de grandeur de jusqu'à environ 10 mm. Dans l'exemple de réalisation représenté qui comporte un diamètre de col d'injecteur d'environ 7 mm, I'épaisseur de paroi du fourreau protecteur 13 est d'environ 0,7 mm sur la région partielle 16, ce qui, en particulier dans le cas o l'on utilise pour le fourreau protecteur 13 des matières qui se distinguent par une haute conductibilité thermique, comme le cuivre, par exemple, mais qui ont une résistance mécanique relativement faible, signifie qu'aucune force notable résultant du serrage du fourreau protecteur 13 contre la douille rapportée 4 ne peut être transmise par l'intermédiaire du fourreau protecteur 13. Les forces qui se transmettent du fourreau protecteur 13 au col d'injecteur 8 sous l'effet de l'ajustement à serrage dans la région partielle 17 sont en soi dépourvues de caractère critique, d'autant plus qu'elles sont essentiellement appliquées dans la région terminale du col d'injecteur 8 qui est fermée sur son côté frontal. En supplément, pendant le fonctionnement, ces forces sont au moins partiellement annulées ou, sinon, suffisamment réduites sous l'effet des dilatations dues à la chaleur, pour que les contraintes du col d'injecteur 8 qui en résulteraient soient négligeables. Rapporté à la longueur du col d'injecteur, la longueur de la région partielle 17 ne représente qu'une fraction de celle-ci et se trouve à peu près entre 1/5 et 2/5 de la longueur du col d'injecteur 8. La configuration selon l'invention apporte l'avantage consistant en ce que, pour l'assemblage de l'injecteur de carburant 2, on a simplement à emmancher axialement le fourreau protecteur 13 sur le col d'injecteur 8, les contraintes purement axiales du col d'injecteur qui y sont liées restant au- dessous des limites critiques et pouvant éventuellement être encore réduites grâce au fait que le fourreau protecteur 13 peut être élargi par chauffage pour l'enfilage sur le col d'injecteur, et que le nécessaire ajustement à serrage peut donc être obtenu, du moins en partie par un effet de frettage. La procédure correspondante peut encore se faire dans des ateliers, de sorte que la solution selon l'invention est aussi très commode sous l'aspect de la réparation. Par ailleurs, la longueur axiale de la région partielle 17 qui comporte un appui sans jeu du fourreau protecteur 13 contre le col d'injecteur 8 correspond, de manière avantageuse, à peu près au diamètre du col d'injecteur 8. Dans le cadre de l'invention, il existe une autre possibilité pour l'établissement d'une liaison entre le fourreau protecteur et la région terminale côté chambre de combustion du col d'injecteur par un assemblage par filetage, en particulier sous la forme d'un filetage fin. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne destiné à être disposé dans un logement d'injecteur appartenant au moteur à combustion interne et s'ouvrant vers la chambre de combustion, et qui présente un corps d'injecteur et un col d'injecteur, diminué par rapport au corps d'injecteur et muni d'une ouverture d'injection prévue à l'extrémité du col côté chambre de combustion, et auquel est associé, dans la région du col, un fourreau protecteur qui, radialement à l'extérieur, se trouve à distance du logement d'injecteur qui l'entoure et, radialement à l'intérieur, est en appui sans jeu contre le col sur une région axiale partielle, à partir d'une de ses extrémités, tandis que, sur une autre région partielle, il délimite une fente annulaire qui le sépare du col, le fourreau protecteur étant muni, à son extrémité dirigée vers le corps d'injecteur, d'une collerette annulaire qui peut être serrée entre le corps d'injecteur et le logement d'injecteur dans la région du départ du col, caractérisé en ce que le fourreau protecteur (13) présente un appui dépourvu de jeu radial sur la région terminale, côté chambre de combustion, du col d'injecteur (8) et en ce que la fente annulaire (18) entre le fourreau protecteur (13) et le col d'injecteur (8) est fermée par l'appui entre le col d'injecteur (8) et le fourreau protecteur (13) ainsi que par l'appui de la collerette annulaire (12) qui se trouve axialement dans le raccordement entre le col d'injecteur (8) et le corps d'injecteur (9), sur le corps d'injecteur (9). 2. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente annulaire (18) constituant un volume d'isolation est fermée, en particulier à joint étanche aux gaz. 3. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volume d'isolation est formé par un volume d'air. 4. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 3, caractérisé en ce que le volume d'isolation renferme une matière isolante. 5. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité de la collerette annulaire (12) qui est dirigée vers le corps d'injecteur (9) est diminuée dans la direction axiale dans une position radialement intérieure de telle manière qu'il se forme une chambre annulaire (21) qui forme un élargissement radial de la fente annulaire (16) entre le col d'injecteur (8) et le fourreau protecteur (13). 6. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre annulaire (21) s'étend à peu près sur la moitié de la largeur de la collerette annulaire (12). 7. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appui sans jeu du fourreau protecteur (13) contre la région terminale côté chambre de combustion du col d'injecteur (8) est formé par un ajustement à serrage. 8. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'appui sans jeu du fourreau protecteur (13) contre la région terminale côté chambre de combustion du col d'injecteur (8) est formé par un assemblage à filetage. 9. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur axiale de la région partielle (17) qui comporte un appui sans jeu du fourreau protecteur (13) contre le col d'injecteur (8) correspond à peu près au diamètre du col d'injecteur (8). 10. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fourreau protecteur (13) est composé d'une matière à haute conductibilité thermique. 11. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fourreau protecteur (13) est composé de cuivre ou d'une matière contenant du cuivre. 12. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi du fourreau protecteur (13) dans la région partielle (16) qui présente la fente annulaire (18) correspond à peu près au dixième de son diamètre intérieur. 13. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le fourreau protecteur (13) peut être enfilé axialement sur le col d'injecteur (8). 14. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on utilise comme carburant à injecter une huile diesel. 15. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que on utilise comme carburant à injecter de l'essence.