Brevet FR2792372A1 — publié le 20001020

La présente invention concerne un dispositif d'injection pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs diesel, comprenant une valve de commande, dans laquelle au moins un piston est déplaçable entre des butées, et au moyen de laquelle une valve d'injection est susceptible d'être commandée; elle concerne également un procédé pour la réalisation d'un tel dispositif d'injection. Les moteurs à combustion interne actuels, en particulier les moteurs diesel, ont besoin, pour la préparation certaine et propre du mélange dans la chambre de combustion du moteur, d'une opération d'injection consistant en plusieurs injections individuelles. Ces opérations d'injection se subdivisent en une ou plusieurs préinjection(s), une injection principale et éventuellement une ou plusieurs post- injection(s) du carburant. La commande de l'opération d'injection a lieu en général au moyen de valves magnétiques. Pour atteindre un résultat optimal, il est nécessaire de procéder à une commande exacte de l'injection dans le sens temporel et quantitatif. Cela exige soit une complexité élevée lors de la fabrication et du réglage des valves et/ou des mesures supplémentaires, par exemple dans le système électronique du véhicule, afin de compenser les tolérances des valves individuelles. La présente invention a pour objectif de réaliser le dispositif d'injection mentionné en introduction, ainsi que le procédé pour sa production, de telle manière que l'on garantit une commande exacte dans le sens temporel et quantitatif de l'injection, d'une manière simple sur le plan structurel. Dans le dispositif d'injection de ce genre, cet objectif est atteint avec la présente invention par le fait que le piston est susceptible d'être positionné dans au moins une position finale lors du montage de la valve de commande, et que la butée est ensuite susceptible d'être fixée dans sa position de butée tandis que le piston est fermement maintenu dans sa situation positionnée. En ce qui concerne le procédé, on prévoit de déplacer le piston jusque dans une position souhaitée lors du montage de la valve de commande, et qu'on le maintient dans cette 2 2792372 position, puis enfin de fixer la butée dans sa position de butée tandis que le piston est positionné. Dans le dispositif d'injection selon la présente invention, le piston de la valve de commande est amené dans la position finale exacte nécessaire, dans laquelle la butée associée est fixée. De la même façon, l'autre butée aussi peut être fixée en établissant et en positionnant le piston dans l'autre position finale. De cette manière, il est possible de façon simple de positionner le piston de la valve de commande aisément mais cependant avec une haute précision. Étant donné que sa position de montage est déterminée par le piston positionné, il est possible de fixer la butée de façon aisée. Dans le procédé selon l'invention, le piston est déplacé jusque dans une position souhaitée et maintenu dans cette position. Cette position du piston détermine la position de montage de la butée, laquelle peut être ensuite fixée simplement dans sa position de butée. De cette manière, il est possible de procéder à un ajustement simple de la valve de commande. On peut renoncer à des éléments additionnels, comme par exemple des plaques d'ajustement. Le procédé selon l'invention convient de manière exceptionnelle pour la fabrication en série, dans laquelle on monte une multiplicité de valves de commande. On peut amener le piston dans sa position exacte de manière simple et avant tout en un temps bref, de sorte que la butée correspondante peut être ensuite fixée sans difficulté. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent du reste de la description et des dessins. L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation illustré dans les dessins. Dans ces dessins: la figure 1 montre une coupe axiale d'un dispositif d'injection selon l'invention avec une valve de commande; la figure 2 montre une coupe axiale agrandie de la valve de commande du dispositif d'injection de l'invention, dans la position fermée; et 3 2792372 la figure 3 montre, dans une représentation analogue à celle de la figure 2, la valve de commande dans la position ouverte. Le dispositif d'injection est employé dans des véhicules automobiles, et il sert à alimenter du carburant vers un moteur à combustion interne, en particulier un moteur diesel. Le dispositif d'injection comprend un piston de commande 1, logé dans un boîtier 2. L'admission du fluide sous pression vers le piston de commande 1 a lieu par l'intermédiaire d'une valve de commande 3, raccordée à une unité de commande 4. La valve de commande 3 est posée sur le boîtier 2 et pénètre, au moyen d'un talon 5 d'un corps de valve 6, dans un renfoncement 7 sur le côté frontal du boîtier 2. Dans la paroi extérieure du talon 5 est logé au moins un joint annulaire 8, qui étanche le talon 5 vis-à-vis du boîtier 2. Dans le talon 5 est prévue une chambre annulaire 9, reliée par des conduites aux raccords de travail A et B de la valve de pilotage 3. La valve de pilotage 3 est régulée et surveillée par l'unité de commande 4. Au moyen de cette unité de commande, il est possible d'alimenter des bobines 10 et 11 de la valve de pilotage 3, au moyen desquelles il est possible de déplacer dans la direction souhaitée un piston 12 de la valve de pilotage 3, réalisé sous forme d'induit. Le piston 12 est capable de translation axiale entre deux butées frontales 13 et 14, qui sont mises en place dans les faces frontales du corps de valve 6. Lorsque la valve de pilotage 3 est fermée, le piston de commande 1 est appliqué sous la force d'un ressort de compression 15 contre le talon 5 du corps de valve 6. Dans la figure 11, le piston de commande 1 est illustré dans sa position départ repoussée par le ressort 15, dans laquelle un corps de valve 16 d'une valve d'injection 17 referme des ouvertures de buse 18, via lesquelles le carburant est alimenté dans la chambre de compression (non illustré) du moteur à combustion interne. Le piston de commande 1 présente une surface active 19, contre laquelle agit la pression pl dans le système. Dans la surface 19 du piston est ménagée une saillie centrale 20, au moyen de laquelle le piston de commande 1 est appliqué dans la position départ contre une saillie axiale médiane 21 du talon 5. Sur le côté opposé, le piston de commande 1 est pourvu d'un renfoncement 22, au fond 23 duquel est appliqué un piston multiplicateur de pression 24. Il a une plus petite section que le piston de commande 1, et pénètre dans un perçage 25 du boîtier 2. Au moyen du piston multiplicateur de pression 24, la pression pl dans le système est convertie en une pression p2 plus élevée, qui agit sur la valve d'injection 17. Le ressort de compression 15 est appliqué contre la face inférieure d'une collerette frontale 26 du piston multiplicateur de pression 24. Le ressort de compression 15 entoure le piston multiplicateur de pression 24, et par son autre extrémité il est appliqué contre le fond 27 d'une chambre de réception 28 du boîtier 2 qui contient le piston de commande 1. Lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, le piston 12 de la valve de commande 3 est déplacé, au moyen de l'unité de commande 4 par alimentation des bobines correspondantes 10 ou 11, de telle façon que le fluide hydraulique qui est amené dans le corps de valve 6 via une conduite d'amenée 29 est mis sous pression. Le fluide hydraulique parvient dans la chambre annulaire 9 et agit, avec la pression p l du système, sur la surface active 19 du piston de commande 1. Le renfoncement 22 opposé à la surface active 19 du piston est déchargé vis-à-vis de la pression et relié à l'atmosphère via un perçage 30 qui traverse le boîtier 2. Grâce à cela, le piston de commande 1 peut être déplacé sous l'effet de la pression p l à l'encontre de la force du ressort 15. Le piston multiplicateur de pression 24 appliqué contre le fond 23 du renfoncement 22 est par conséquent également déplacé, grâce à quoi le carburant qui se trouve dans le perçage 25 est forcé dans un perçage 32 au moyen d'une plaque de répartition 31 agencée de façon fixe. Ce perçage est prévu dans une pièce formant insert 33, reçue par une douille à vis 34. Celle-ci est vissée sur le boîtier 2 et reçoit la valve d'injection 17 qui sort de la douille à vis 34. La plaque de répartition 31 est serrée entre l'insert 33 et le boîtier 2 au moyen de la douille à vis 34. Cette plaque saisit l'insert 33 par le dessous, de sorte que lorsqu'on visse la douille à vis 34, l'insert 33 est repoussé en direction du boîtier 2. Le perçage d'alimentation 32 s'étend depuis la plaque de répartition 31 à travers à l'insert 33 jusqu'à une chambre d'injection 35, laquelle est prévue dans l'insert 33 et est traversée par le corps de valve 16. A la chambre d'injection 35 se raccorde un perçage axial 36 qui mène aux ouvertures de buse 18 et qui présente un diamètre supérieur à celui de la partie du corps de valve 16 qui la pénètre. Cette partie pénètre dans une chambre de réception centrale 37 de l'insert 33, cette chambre étant refermée par la plaque de répartition 31 sur le côté opposé. Contre cette plaque s'appuie une extrémité d'un ressort de compression 38, lequel est appliqué par son autre extrémité sur une collerette 39 prévue sur l'extrémité du corps de valve 16 disposée dans la chambre de réception 37, le corps de valve présentant une saillie centrale 40 pour le centrage du ressort hélicoïdal de compression 38. Le corps de valve 16 est guidé axialement par un tronçon épais 41 dans la valve d'injection 17, et pénètre par ce tronçon 41 jusque dans la chambre d'injection 35. À l'intérieur de la chambre d'injection 35, le tronçon épais 41 se transforme en un tronçon final 42 plus mince. Le tronçon 41 du corps de valve est sollicité sous pression par le carburant parvenu dans la chambre d'injection 35 via le perçage 32, en raison de quoi le corps de valve 16 est reculé à l'encontre de la force du ressort de compression 38. De cette façon, les ouvertures de buse 18 sont libérées par le corps de valve 16, de sorte que le carburant peut pénétrer dans la chambre de combustion. Ce carburant s'écoule depuis la chambre d'injection 35 à travers l'espace annulaire entre le corps de valve 16 et la paroi du perçage axial 36 jusqu'aux ouvertures de buse 18. Après l'opération d'injection, le piston 12 est déplacé, par pilotage de la valve de commande 3 au moyen de l'unité de commande 4, de telle façon que l'espace annulaire 9 est déchargé en direction du réservoir. Un clapet anti-retour 42 prévu dans la plaque de répartition 31 est ouvert lors du recul des pistons 1, 24 sous la dépression qui apparaît, 6 2792372 grâce à quoi du carburant est aspiré depuis un réservoir de carburant (non représenté), via un perçage 44 dans la douille à vis 33 et un perçage 45 qui s'y raccorde dans l'insert 33. Le carburant parvient via la plaque de répartition 31 dans le perçage 25, de sorte que lors de la course suivante du piston multiplicateur 24 il est amené de la manière décrite vers les ouvertures de buse 18. Le perçage 45 débouche aussi dans la chambre de réception 37 de l'insert 33. La figure 2 montre la valve de commande 3 dans sa position fermée. Son piston 12 est déplacé si loin qu'il est appliqué contre la butée 13 et écarté de la butée opposée 14. Dans cette position du piston 12, les raccords de travail A et B sont fermés, de sorte que le fluide sous pression alimenté via la conduite d'alimentation 29 ne peut pas s'écouler dans l'espace annulaire 9. On a indiqué par les flèches dans les dessins que le fluide sous pression ne peut pas parvenir dans les raccords de travail A et B. Lors du recul des pistons 1 et 24, le fluide hydraulique qui se trouve dans l'espace annulaire 9 est renvoyé par le piston de commande 1 jusque vers le raccord T de la valve de commande 3 tourné vers le réservoir, ce raccord étant ouvert dans cette position du piston 12, comme le montrent les flèches à la figure 2. Si le piston 12 est déplacé jusque dans sa position d'ouverture (figure 3), les deux raccords de travail A et B de la valve de commande 3 sont reliés à la conduite d'alimentation 29, de sorte que le fluide hydraulique peut s'écouler en direction des flèches jusque dans l'espace annulaire 9 du corps de valve 6. Au moyen de la valve de commande 3 on procède à la commande de l'opération d'injection. Dans le mode de réalisation illustré, la valve de commande 3 est une valve magnétique. Cependant, on peut également employer d'autres types de valves pour la valve de commande, comme par exemple des valves piézoélectriques. La valve de commande 3 peut être ajustée de façon très exacte lors de la fabrication, grâce au fait que l'une au moins des butées, mais de préférence les deux butées 13 et 14 peuvent être réglées de façon 7 2792372 continue lors du montage de la valve de commande 3. La valve de commande prémontée est mise en place dans un dispositif de réglage (non représenté). Le piston 12 est déplacé axialement, par exemple avec un moteur pas à pas, aussi longtemps qu'il a atteint la position finale exacte nécessaire. Cette position finale peut par exemple être déterminée par mesure de l'écoulement volumétrique à travers la valve, au moyen d'air ou d'huile. Le piston 12 est déplacé axialement au moyen du moteur pas à pas jusque dans la position correspondante. Si cette position finale est la position d'ouverture de la valve de commande 3, on transporte du fluide à travers cette valve, et l'on enregistre alors l'écoulement volumétrique. De cette façon, on peut déterminer de manière simple et cependant exacte la position axiale nécessaire pour le piston 12. Lorsqu'on a trouvé cette position, le piston 12 est maintenu dans cette position et la butée 14 est fixée dans cette position contre le corps de valve 6, par exemple par soudage au laser. Dans les figures 2 et 3 on a représenté le cordon de soudure 46 correspondant. La même opération de réglage a lieu de l'autre côté du piston 12. Dans ce cas, le piston 12 est déplacé axialement, par exemple au moyen d'un moteur pas à pas, aussi loin que les raccords de pression A et B sont fermés. Grâce à cela, il est possible d'établir de façon simple et exacte le chevauchement des arêtes de commande. Lorsqu'on a trouvé cette position, le piston 12 est maintenu dans cette position et l'on fixe désormais l'autre butée 13 dans cette position du piston sur le corps de valve 6, de préférence par soudage au laser. Le cordon de soudure correspondant 47 est illustré dans les figures 2 et 3. À l'aide des variations de la course du piston on peut aussi ajuster de façon très simple les temps de commutation de la valve de commande 3. Le procédé décrit est simple et fiable. Le piston 12 peut être ajusté dans une position exacte sans employer des composants supplémentaires, comme par exemple des cales d'ajustement. Par soudage des butées 13 et 14, on obtient un mode de réalisation assuré à l'encontre des 8 2792372 manipulations au niveau de la valve de commande 3. Grâce à cela, les butées 13 et 14 ne peuvent pas être déplacées par des personnes non autorisées, de sorte que l'on garantit à tout moment la sécurité de fonctionnement de la valve de commande 3. Étant donné que l'on peut ajuster les butées 13 et 14 de façon hautement précise de la manière décrite, on peut se passer d'un ajustement électronique complexe dans les circuits de commande du moteur. Le procédé décrit convient de façon excellente pour la fabrication en série de dispositifs d'injection. Le réglage décrit peut être effectué dans toutes valves quelconques et suivant un nombre quelconque de positions. 9 2792372 Revendications 1. Dispositif d'injection pour moteurs à combustion interne, en particulier pour moteurs diesel, comprenant une valve de commande (3), dans laquelle au moins un piston (12) est déplaçable entre des butées (13, 14), et au moyen de laquelle une valve d'injection est susceptible d'être commandée, caractérisé en ce que le piston (12) est susceptible d'être positionné dans au moins une position finale lors du montage de la valve de commande (3), et en ce que la butée (13, 14) est ensuite susceptible d'être fixée dans sa position de butée tandis que le piston (12) est fermement maintenu dans sa situation positionnée. 2. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux butées (13, 14) sont susceptibles d'être fixées par positionnement du piston (12). 3. Dispositif d'injection selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la butée (13, 14) est fixée de manière indétachable. 4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la butée (13, 14) est susceptible d'être fixée par soudage au laser. 5. Procédé pour la réalisation d'un dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une valve de commande (3) est reliée à un boîtier du dispositif d'injection, caractérisé en ce que le piston (12) est déplacé jusque dans une position souhaitée lors du montage de la valve de commande (3), est maintenu dans cette position, et en ce que la butée (13, 14) est fixée dans sa position de butée tandis que le piston (12) est positionné. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le piston (12) est déplacé au moyen d'un moteur pas à pas. 2792372 //{ 7. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la butée (13, 14) est fixée de manière indétachable dans la position de butée, de préférence par soudage au laser.