Brevet FR2772840A1 — publié le 19990625

L'invention concerne un système d'injection à accumulateur pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres pourvu d'injecteurs de carburant, qui réalisent une injection directe et sont commandés par des soupapes magnétiques, comportant une canalisation d'amenée, qui, dans un boîtier de soupape, aboutit à une aiguille d'injection chargée par un ressort et peut être bloquée par un piston de commande comportant une soupape intégrée, et comportant un ressort d'aiguille d'injection, qui prend appui dans un logement pour ressort et repousse l'aiguille d'injection sur son siège, et comportant en outre une chambre de commande disposée sur le côté arrière du piston de commande placé à la pression du système, et une soupape magnétique coopérant avec cette chambre de commande et au moyen de laquelle la chambre de commande peut être reliée à une canalisation de détente et simultanément le blocage de la canalisation d'amenée aboutissant à l'aiguille de soupape peut être supprimé et qui est reliée également à la canalisation de détente par l'intermédiaire d'une canalisation de liaison pourvue d'un étranglement. Un système d'injection à accumulateur du type indiqué est connu d'après DE 196 12 738 A1. Le piston de commande pourvu d'une soupape intégrée est guidé dans deux parties du boîtier et est relié par l'intermédiaire d'un logement de ressort au côté arrière de l'aiguille d'injecteur. La soupape est formée par une surface formant siège conique annulaire, qui pénètre à partir du piston de commande dans un espace intermédiaire et qui comporte un siège de soupape de forme conique adapté situé sur une partie formant boîtier. Dans le brevet US 5 402 760 on décrit un dispositif de commande d'injection, dans lequel une injection est proposée sous différentes formes avec différentes quantités d'injection et avec différentes interruptions sous la forme de pré-injections. D'après le brevet US 5 526 791 on connaît un dispositif d'injection, dans lequel le piston de commande guidé dans une partie de boîtier et l'aiguille d'injection chargée par un ressort sont séparés spatialement l'un de l'autre. La présente invention a pour but de créer un système d'injection à accumulateur du type indiqué, qui doit permettre d'un part d'influer sur I'allure de l'injection et d'autre part d'obtenir une amélioration du rendement total du système d'injection, I'allure de la durée d'injection et de la fin de l'injection devant pouvoir être réglées différemment l'une de l'autre. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un système d'injection à accumulateur du type indiqué plus haut, grâce au fait que le piston de commande, qui est guidé dans une partie de boîtier et peut commander la canalisation d'amenée, et l'aiguille d'injection chargée par un ressort sont séparés spatialement l'un de l'autre, que le piston de commande comporte, sur son extrémité située côté soupape, un téton d'étranglement, qui ressort d'un perçage d'amenée lorsque le piston de commande s'écarte de son siège de soupape et que la commande du piston de commande est interrompue par la soupape magnétique pendant une durée de pause après une première durée d'impulsion et ensuite est rétablie pendant une impulsion principale d'une certaine autre durée. En raison de la séparation spatiale du piston de commande et de I'aiguille d'injection, on évite une fuite continue de l'admission à haute pression en direction du logement pour ressort, ce qui permet d'améliorer le rendement global du système d'injection à accumulateur. Avec le téton d'étranglement installé sur le piston de commande on peut fixer une allure désirée d'injection au début de l'injection, et de ce fait on peut obtenir par exemple un accroissement plus lent de la pression de combustion dans le moteur, qui conduit par conséquent également à une réduction d'émissions de substances nocives. Grâce à la commande selon l'invention du piston de commande avec la durée de pause, on peut en outre obtenir une régulation différente de la durée d'injection et de la fin de l'injection. De cette manière, I'allure de l'injection de carburant devient encore plus en douceur et présente un accroissement encore plus plat de la pression de combustion. Simultanément, cette commande ne peut pas influer de façon nuisible sur la fin de l'injection elle-même étant donné que l'on pourrait obtenir assurément une réduction très rapide de la pression d'injection ou une interruption aussi rapide que possible de l'injection de carburant. De même on obtient une fermeture améliorée de l'aiguille d'injection à l'aide du système d'injection à accumulateur selon l'invention. Lorsque les différentes durées d'injection et la durée de pause sont rendues variables, on peut influer ou régler l'allure de l'injection dans une gamme étendue. De cette manière il est possible de représenter, pour chaque point de fonctionnement du moteur à combustion interne, une configuration individuelle de l'allure de l'injection et par conséquent obtenir des conditions optimales de fonctionnement pour des émissions aussi faibles que possible de substances nocives et pour une consommation favorable appropriée de carburant. Selon une autre caractéristique de l'invention, la durée d'impulsion, la durée de pause et la durée d'impulsion principale sont variables. Selon une autre caractéristique de l'invention, la durée d'impulsion est choisie inférieure à la durée d'impulsion principale. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un injecteur de carburant selon I'invention comportant un piston de commande formé de deux éléments; - la figure 2 représente une partie inférieure du piston de commande comportant le téton d'étranglement selon l'invention, selon une représentation à plus grande échelle; - la figure 3 représente un autre agencement du téton d'étranglement; - la figure 4 représente l'allure de la commande d'une soupape d'injection conforme à l'état de la technique; la figure 5 représente l'allure conforme à l'invention d'une injection de carburant dans un premier type de commande; et - la figure 6 représente l'allure conforme à l'invention d'une injection de carburant dans un second type de commande. Un injecteur de carburant 1 qui réalise une injection directe et est commandée par une soupape magnétique, pour des systèmes d'injection à accumulateur de moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, qui fonctionnent selon le principe dit "Common-Rail", possède une aiguille d'injection 2 chargée par un ressort et un piston de commande 3 qui est séparé spatialement de l'aiguille d'injection et comporte une soupape intégrée 4. Comme cela est clairement visible sur la figure 1, le piston de commande 3 est formé de deux éléments et est déplaçable longitudinalement d'une manière guidée dans une partie 5 du boîtier de soupape 6. Le piston de commande 3 possède un élément de piston supérieur 7 et un élément de piston inférieur 8. L'élément de piston supérieur 7 a un diamètre supérieur à l'élément de piston inférieur 8. L'élément de piston inférieur 8 comporte, sur son extrémité située côté soupape, un téton d'étranglement 10 pouvant ressortir d'un perçage d'alimentation 9. L'élément de soupape inférieur 8 possède dans sa partie inférieure, dans laquelle il agit en tant que soupape 14, une partie de diamètre réduit 11, à l'extrémité inférieure de laquelle est disposé le téton d'étranglement 10. La partie de diamètre réduit 11 possède un siège de soupape de forme conique 12, qui est adapté à une surface formant siège de forme conique 13 situé dans la partie 5 du boîtier. La partie de diamètre réduit 1il de l'élément de piston 8 limite un espace annulaire 14, qui est formé entre le siège de soupape 12 et la partie de diamètre réduit 11 et à partir duquel s'étend une canalisation d'amenée 15 qui aboutit à l'aiguille de soupape 2. Le perçage d'alimentation 9, qui est relié à un accumulateur à haute pression (dit "Common-Rail") non représenté, est relié par l'intermédiaire d'une canalisation de retour 16 et d'un étranglement 17 à une chambre de commande 18 située sur le côté arrière du piston de commande 3. Le piston de commande 3 est placé, au niveau de son côté arrière dans la chambre de commande 18, à la pression du système tandis qu'une soupape magnétique 19 maintient fermée une canalisation de détente 20. Ceci est obtenu par une canalisation à étranglement 21 comportant un organe de blocage 22 et, lorsque la soupape magnétique 19 est à l'état non activé, I'organe de blocage 22 appuie, au moyen d'une tige 24 reliée à une armature 23 de la soupape magnétique 19, sur une ouverture de sortie de la canalisation à étranglement 21. C'est généralement lors d'une accélération de la soupape magnétique 19 que l'organe de blocage 22 peut s'écarter de son siège et établir de ce fait une liaison entre la chambre de commande 18 et la canalisation de détente 20. Le piston de commande 3 formé de deux éléments repousse, par son élément de piston supérieur 7, I'élément de piston inférieur 8 contre son siège de soupape 12 et interrompt la liaison à haute pression entre le perçage d'alimentation 9 et l'aiguille d'injection 2 par l'intermédiaire de la canalisation d'amenée 15. La pression dans la chambre annulaire 14 est détendue par un perçage de reflux 26 qui s'étend à l'intérieur de l'élément de piston inférieur 8 et possède un étranglement 25. Le perçage de reflux 26 est relié à la canalisation de détente 20 par l'intermédiaire d'une canalisation 27. La figure 2 montre, selon une représentation à plus grande échelle, le téton d'étranglement 10 et les parties contiguës. Comme cela est visible, le téton d'étranglement 10 possède une configuration cylindrique, qui pénètre dans le perçage d'alimentation de forme circulaire 9. Le téton d'étranglement 10 possède un diamètre inférieur à celui du perçage d'alimentation 9, ce qui conduit à la formation d'un espace annulaire 28 qui détermine le passage du carburant. Sur la figure 3, on a représenté une autre forme de réalisation du téton d'étranglement 10. Comme cela est visible, ce dernier est réalisé avec une forme conique ou une forme rétrécie en direction de son extrémité, ce qui a pour effet que l'espace annulaire 28 fournit, en position de la position du téton d'étranglement 10, une largeur différente de passage pour le carburant qui afflue. Lorsque la soupape magnétique 19 est alimentée en courant, il se produit une réduction de la pression par l'intermédiaire du piston de commande 3 dans la chambre de commande 18, à la suite de quoi la soupape 4 s'ouvre sous l'effet des forces de pression appliquées à son siège 12 et de ce fait une liaison est établie entre le perçage d'alimentation 9 et l'aiguille de soupape 2 par l'intermédiaire de la canalisation d'amenée 15. L'aiguille d'injection 2 s'écarte de son siège de soupape 30 à l'encontre de la force d'un ressort de fermeture 29. La course, désignée par h, du piston de commande 3 est choisie supérieure à la course de l'aiguille d'injection 2. Grâce à cette longue course h de la soupape, il est possible d'établir, pendant la phase d'ouverture, en raison de l'agencement de l'élément de piston inférieur 8 comportant la partie de diamètre réduit 11 et le téton d'étranglement 10, une section transversale de passage qui augmente progressivement. La section transversale d'ouverture, qui détermine initialement le passage, est obtenue, en fonction des besoins, conformément à l'exemple de réalisation de la figure 2 ou de la figure 3, avec la forme représentée sur la figure, du téton d'étranglement 10. Grâce à la forme en coupe transversale désirée, une chambre de forme annulaire 31 d'injection, qui entoure l'aiguille d'injection 2 et se raccorde à la canalisation d'amenée 15, se remplit lentement, le débit d'injection augmentant lentement au début de l'injection. Dès que le téton d'étranglement 10 sort du perçage d'alimentation 9, la totalité de la section transversale du perçage est libérée. La figure 4 illustre la commande de la soupape d'injection pendant une alimentation usuelle en courant de la soupape magnétique 19. Comme cela est visible, la courbe a représente un seul signal de commande électrique de durée to. A partir de cette commande, on obtient une courbe b qui représente le déplacement du piston de commande 3 pendant une injection. La courbe c reproduit l'allure de l'injection qui y est associée. Le flanc avant de la forme d'injection est déterminé par la vitesse de déplacement du piston de commande 3 ainsi que par les conditions en coupe transversale dans la zone du téton d'étranglement 10. La figure 5 représente une commande électrique ininterrompue de la soupape magnétique 19. La première impulsion d'alimentation en courant possède une durée t1 et l'impulsion principale de durée t3 apparaît après une durée de pause d'alimentation en courant t2. Comme cela ressort de la courbe b, qui représente le déplacement du piston de commande 3, la pause d'impulsion conduit à un déplacement de recul de brève durée du piston de commande 3, ce qui conduit à l'obtention, pendant la phase initiale, de l'allure d'injection représentée par la courbe b avec une montée nettement plus plate. Comme cela est visible, la fin de l'injection n'est cependant pas influencée par cette disposition. La figure 6 représente fondamentalement la même allure de commande, seule la durée de pause t2 ayant été prolongée. Comme cela est visible, au moyen d'une commande individuelle de la durée d'impulsion t1 et notamment de la durée de pause t2, on peut modifier dans une gamme étendue la durée d'injection avec une quantité d'injection réduite. En général, on choisit la durée d'impulsion tt inférieure à la durée d'impulsion principale t3. D'une manière générale, on réalise également le profil de la soupape ou le profil du téton d'étranglement de telle sorte que la première phase de déplacement avec étranglement est choisie très courte étant donné que, sinon, on ne pourrait éventuellement obtenir aucune allure d'injection compacte. REVENDICATIONS 1. Système d'injection à accumulateur pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres pourvu d'injecteurs de carburant, qui réalisent une injection directe et sont commandés par des soupapes magnétiques, comportant une canalisation d'amenée, qui, dans un boîtier de soupape, aboutit à une aiguille d'injection chargée par un ressort et peut être bloquée par un piston de commande comportant une soupape intégrée, et comportant un ressort d'aiguille d'injection, qui prend appui dans un logement pour ressort et repousse l'aiguille d'injection sur son siège, et comportant en outre une chambre de commande disposée sur le côté arrière du piston de commande placé à la pression du système, et une soupape magnétique coopérant avec cette chambre de commande et au moyen de laquelle la chambre de commande peut être reliée à une canalisation de détente et simultanément le blocage de la canalisation d'amenée aboutissant à l'aiguille de soupape peut être supprimé et qui est reliée également à la canalisation de détente par l'intermédiaire d'une canalisation de liaison pourvue d'un étranglement, caractérisé en ce que le piston de commande (30), qui est guidé dans une partie de boîtier (5) et peut commander la canalisation d'amenée, et l'aiguille d'injection (2) chargée par un ressort sont séparés spatialement l'un de l'autre, que le piston de commande (30) comporte, sur son extrémité située côté soupape, un téton d'étranglement (10), qui ressort d'un perçage d'amenée (9) lorsque le piston de commande (3) s'écarte de son siège de soupape (12) et que la commande du piston de commande (3) est interrompue par la soupape magnétique (19) pendant une durée de pause t2 après une première durée d'impulsion t, et ensuite est rétablie pendant une impulsion principale d'une durée t3. 2. Système d'injection à accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée d'impulsion t1, la durée de pause t2 et la durée d'impulsion principale t3 sont variables. 3. Système d'injection à accumulateur selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la durée d'impulsion t, est choisie inférieure à la durée d'impulsion principale t3.