Brevet FR2793526A1 — publié le 20001117

-f1 2793526 Système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne L'invention concerne un système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne avec une pompe haute pression pour véhiculer le carburant dans un accumulateur haute pression et avec au moins un injecteur, commandé par une électrovanne, raccordé à l'accumulateur haute pression par une conduite d'amenée, injecteur présentant des canaux de carburant reliés à la conduite d'amenée, canaux d'o un premier canal de carburant mène à une buse d'injection et l'autre canal de carburant mène à une enceinte de commande qui est délimitée par un piston de commande coopérant avec une aiguille de la buse d'injection et peut être reliée à un retour situé côté basse pression au moyen d'une électrovanne commandant l'injecteur, en outre avec une soupape de commande de pression, prévue dans le chemin d'écoulement de carburant, entre l'accumulateur haute pression et la buse d'injection, et présentant des sections transversales de passage, pour commander la liaison d'écoulement allant de l'accumulateur haute pression à 1'injecteur. Par le document de 196 12 738 Al, on connaît un système d'injection de carburant de ce type, équipé d'un injecteur commandé par une électrovanne. L'injecteur contient une soupape de commande de pression combinée au piston de commande, soupape qui, en fonction de l'électrovanne, commande la liaison d'écoulement entre l'accumulateur haute pression et la buse d'injection, de manière que, entre les processus d'injection, il y ait interruption de la liaison d'écoulement, mais cependant libération de celle-ci pendant ce que dure chaque processus d'injection. Dans ce mode de réalisation, le canal d'amenée menant à l'enceinte à pression de l'aiguille de buse est relié en permanence à un retour situé côté basse pression, présentant un point d'étranglement. Ainsi, avant le début d'une injection, seule une pression très faible agit sur le siège d'aiguille de la buse d'injection. Dès que la liaison d'écoulement entre l'accumulateur haute pression et le siège d'aiguille est établie, il y a augmentation de la pression sur le siège d'aiguille. Une fois la pression d'ouverture de la buse d'injection dépassée, l'injection commence. Pour achever l'injection, la liaison d'écoulement entre l'raccumulateur haute pression et le siège d'aiguille est de nouveau fermée et la pression appliquée sur l'aiguille de buse de la buse d'injection est annulée rapidement et la buse d'injection est fermée une fois que l'on est descendu au-dessous de la pression d'ouverture. Dans un tel système d'injection à accumulateur, l'aiguille de buse est commandée par la pression appliquée, quant à son déplacement d'exécution d'une course. Des post- -injections, avec une pression d'accumulateur correspondante, contribuant à réduire la formation de suie, ne sont ainsi pas réalisables. L'invention a pour but, sur un système d'injection de carburant, de prévoir des dispositions qui, outre une post7injection, permettent également d'influer sur l'ouverture, correspondant au besoin, de la buse d'injection, pour différentes pressions. Pour résoudre ce problème, il est proposé, selon l'invention, que, en plus de la première électrovanne commandant l'injecteur, soit prévue une deuxième électrovanne, travaillant indépendamment de celle-ci, pour commander les voies de la soupape de commande de pression, et que les sections transversales de cette soupape de commande de pression soient disposées de manière que, dans une première position, correspondant à la position initiale, de la soupape de commande de pression, dans la pause d'injection, lorsque la deuxième électrovanne (33) est fermée, elles libèrent une liaison d'écoulement allant à l'injecteur, dans une deuxième position de la soupape de commande de pression, peu avant le processus d'injection, lorsque la deuxième électrovanne est ouverte, elles libèrent une liaison d'écoulement uniquement de l'injecteur au côté basse pression et, dans une troisième position, lorsque la deuxième électrovanne est fermée, après l'ouverture de la première électrovanne, elles libèrent de nouveau une liaison d'écoulement. Grâce aux dispositions concernées, appliquées au système d'injection de carburant, après fermeture de la première électrovanne, on a encore une commande de la liaison de décharge entre l'enceinte de commande et le retour situé côté basse pression, la haute pression de l'accumulateur haute pression agissant en plus en amont du siège de soupape, si bien que l'on peut réaliser une post-injection subséquente sous une haute pression d'injection. Un autre avantage de l'invention résulte du fait que l'ouverture de l'aiguille de buse peut être induite de la valeur respective de la pression, indépendamment du fait de l'activation de la première électrovanne. Il est en outre possible de mettre en oeuvre la soupape de commande de pression commandée par l'électrovanne également en lui faisant jouer le rôle de dispositif anti-dommagement, du fait que, lorsque l'injecteur est défectueux, cet injecteur peut être séparé du système haute pression,par une activation de la deuxième électrovanne. Des perfectionnements avantageux de l'invention sont encore fournis par le fait que: - la soupape de commande de pression est constituée d'un piston de commande de pression commandé par une pression, guidé avec une mobilité longitudinale dans le corps de soupape, piston contenant un perçage de liaison doté d'un étranglement d'amenée, qui relie en permanence l'accumulateur haute pression, par la conduite d'amenée, à une enceinte de commande de pression délimitée par le piston de commande de pression. - le piston de commande de pression présente sur sa périphérie extérieure des gorges annulaires situées à distance les unes des autres, reliées ensemble en permanence au moyen d'un perçage diagonal s'étendant dans le piston de commande de pression et agissant comme étranglement de commande et établissant, lorsque la deuxième électrovanne est ouverte, une liaison d'écoulement entre la douille d'injection et le côté basse pression. - le piston de commande de pression et le perçage de logement sont réalisés dans le corps de soupape avec un étagement identique, l'étagement du perçage de logement étant prévu comme butée pour le piston de commande de pression lorsqu'il est à sa position initiale. - le perçage de logement présente sur sa paroi une gorge périphérique reliée à la conduite d'amenée située du côté de la pompe haute pression, gorge au moyen de laquelle, pour préparer le début d'injection, est prévu d'abord un recouvrement partiel avec la plus petite gorge annulaire dans le piston de commande de pression, puis un recouvrement complet avec la plus petite gorge annulaire et, en plus, un étroit recouvrement avec la plus grande gorge annulaire dans la position initiale du piston de commande de pression. - la soupape de commande de pression est disposée, dans la conduite d'amenée libérée, entre l'accumulateur haute pression et l'injecteur. An peut exécuter de manière simple une pré-injection au moyen d'une liaison de pression étranglée (revendication 5), précisément d'une interposition entre la deuxième et la troisième position du piston de commande de pression. Un autre avantage est également la possibilité de sélection de la position de la soupape de commande de pression commandée par l'électrovanne, de manière qu'on l'utilise, soit comme composant intégré dans l'injecteur, soit comme jeu d'éléments de rééquipement, interposé dans la conduite d'amenée libérée. Le système à accumulateur à carburant selon l'invention est représenté dans le dessin et va être décrit ci-après plus en détail. Dans le dessin: la figure 1 représente un système d'injection de carburant avec une soupape de commande de pression commandée par électrovanne, logée dans la conduite d'amenée, la figure 2 représente la soupape de commande de pression à plus grande échelle, représentée en coupe, la figure 3a-d représente le système de commande de pression équipé de son piston de commande de pression, en quatre positions différentes, représentées en coupe, la figure 4 représente l'allure de la pression, subdivisée en quatre phases, en fonction du temps. Un système d'injection de carburant 1 représenté sur la figure 1 est constitué d'un accumulateur haute pression 2, d'une conduite d'amenée 3 et d'un injecteur 4 commandé par électrovanne, qui se compose d'une buse d'injection 5, d'un piston de commande 6 chargé par un ressort et d'une électrovanne 7 fixée sur la partie tête 4a de l'injecteur 4. La buse d'injection 5 contient une aiguille de buse 9 qui coopère avec le piston de commande 6 par l'intermédiaire d'une tige de pressage 9. L'aiguille de buse 8 est entourée par une chambre à pression 10 dans laquelle débouche un canal à carburant 11 qui est relié à la conduite d'amenée 3. Un autre canal à carburant 12, qui part également de la conduite d'amenée 3, s'étend d'abord dans le corps d'injecteur 13, puis dans la tige de pressage 9 et débouche enfin dans une enceinte de commande 14 délimitée par le piston de commande 6. Le canal à carburant 12 présente, côté enceinte de commande, un étranglement 15. Le piston de commande 6, qui est réalisé à une forme analogue à celle d'une tasse, contient un perçage d'étranglement 16 ménagé coaxialement par rapport à l'étranglement 15. Dans la conduite d'amenée 3, entre l'accumulateur haute pression 2 et l'injecteur 4, est interposée une soupape de commande de pression 17 commandée par électrovanne, dont le corps de soupape 18 présente un perçage de logement 19 destiné à un piston de commande de pression 20, guidé avec une mobilité longitudinale et commandé par la pression, piston ayant des sections de passage. Le piston de commande de pression 20 est réalisé de façon étagée et a une partie piston 20a plus grosse, du point de vue du diamètre, dotée d'un bossage 21 placé centralement, délimitant une enceinte de commande ou de pression 22. Le perçage de logement 19 est réalisé avec un étagement correspondant et sert, par son étagement 19a, de butée pour le piston de commande de pression 20 se trouvant à sa position initiale (figure 2, 3a et 3b). Dans le corps de soupape 20, est disposé un perçage radial et/ou transversal 23 qui, d'une part, est relié à la conduite d'amenée 3 venant de l'accumulateur haute pression 2 et, d'autre part, débouche dans une gorge périphérique 24 usinée dans la paroi du perçage de logement 19, gorge qui correspond, pour ce qui concerne sa largeur à peu près à deux fois le diamètre du perçage transversal 23. Du perçage transversal 23 se ramifie une conduite 25 qui s'achève dans la zone de l'étagement 19a. A cette conduite 25 se raccorde un perçage de liaison 27, s'étendant dans la partie piston 20a plus grande et présentant un étranglement d'amenée 26, perçage 27 débouchant dans l'enceinte de commande de pression 22 à côté du bossage 21. Dans la partie piston 20b, dont le diamètre est plus petit, se trouve une gorge annulaire 28 ayant une largeur de gorge sensiblement supérieure à la largeur de la gorge périphérique 24, du fait que, dans une position de décharge de pression, du piston de commande de pression 20, selon la figure 3b, elle recouvre tant une sortie 29 allant à l'injecteur 4, qu'également un retour 30 placé à distance au-dessus de la sortie 29, vers un réservoir non représenté en détail, et établit ainsi une liaison d'écoulement allant de l'injecteur 4 au réservoir, en passant par le retour 30. Dans la partie piston 20b, est prévue une autre gorge annulaire 31 qui, dans la position initiale du piston de commande de pression 10, recouvre la moitié inférieure de la gorge périphérique 24, tandis que la grande gorge annulaire 28 recouvre, pour une faible partie, la zone la plus haute de la gorge périphérique 24. Un perçage diagonal 32 ménagé dans le piston de commande de pression 20 relie les gorges annulaires 28 et 31 qui sont espacées l'une de l'autre. Le perçage diagonal 32 agit comme étranglement de commande pour l'établissement de la pression, lors de la phase III de la figure 3c. La soupape de pression 17 est équipée d'une électrovanne 33 qui commande, par l'intermédiaire d'un perçage 35, ménagé dans une pièce intermédiaire 34, perçage doté d'un étranglement de départ 35, une liaison de départ allant de l'enceinte de commande de pression 22 à un retour 37 situé du côté basse pression. Le mode de fonctionnement de la soupape de commande pression 20 va être explicité à l'aide de l'exemple de réalisation des figures 3a à 3d: Sur la figure 3a est représentée la position, correspondant à la pause d'injection, de la soupape de commande de pression 20. L'électrovanne 23 est désactivée et se trouve en position de fermeture. On a une liaison de pression non étranglée, c'est-à-dire que, dans la phase I, la soupape de commande de pression 20 fournit une grande section d'écoulement à la liaison allant de l'accumulateur haute pression 2 à l'injecteur 3. La liaison allant de l'enceinte de commande 14, située côté injecteur, au retour du côté basse pression, par l'intermédiaire de l'étranglement de départ 16, est obturée par l'électrovanne 7 qui est fixée du côté tête sur l'injecteur 4. L'accumulateur haute pression 2 est réalisé sous la forme de Rampe Commune (Common Rail), reliée à tous les injecteurs par des conduites d'amenée. En phase II, selon la figure 3b, précisément avant le processus d'injection proprement dit, lors de l'activation de l'électrovanne 33 du piston de commande de pression 20, une liaison est libérée entre l'enceinte de commande de pression 27 et le retour 37, en passant par l'étranglement de départ 36, et l'enceinte de commande de pression 22 est déchargée suite à cette liaison de départ d'écoulement. Du fait de la nouvelle position du piston de commande de pression 20, on obtient une liaison d'écoulement entre l'injecteur 4 et le retour 30 menant au réservoir, par l'intermédiaire de la grande gorge annulaire 28 réalisée sur le piston de commande de pression 20 et, simultanément, une interruption de la liaison d'écoulement entre l'accumulateur haute pression 2 et l'injecteur 4. De ce fait, la pression régnant dans la zone se trouvant entre la soupape de commande de pression 20 et le siège d'aiguille de l'injecteur 4 est réduite au niveau de la pression de retour. Avant le début souhaité du processus d'injection en phase III selon la figure 3c, la liaison d'écoulement libre entre l'injecteur 4 et le retour 30 est de nouveau fermée et, simultanément, la liaison entre l'accumulateur haute pression 2 et l'injecteur 4 est réouverte, d'abord avec une petite section transversale. L'étroite section transversale de passage résulte du perçage diagonal 32 agissant en étranglement et du petit recouvrement entre le perçage radial, respectivement le perçage transversal 23, et la petite gorge annulaire 31 se trouvant dans le piston de commande de pression 20. La pression agissant sur le siège d'aiguille de la buse d'injection 5 augmente lentement, du fait de la nature étranglée de la liaison de pression (figure 4). A un moment quelconque et, ainsi, à une valeur de pression p, on peut, par une activation de l'électrovanne 7 sur l'injecteur 4, induire le début d'injection. Après avoir laissé s'écouler un certain intervalle de temps, une liaison de pression non étranglée est de nouveau établie entre l'accumulateur haute pression 2 et l'injecteur, par la soupape de commande de pression 20 (à la phase IV selon la figure 3d). La pression agissant sur le siège de soupape augmente pour atteindre le niveau de la pression de la rampe (rail). La fin de l'injection se fait par désactivation de l'électrovanne 7 située côté injecteur. Après la fin de l'injection, la haute pression de rampe continue à agir en plus sur le siège de soupape, si bien qu'on peut réaliser une post-injection sous haute pression. En phase III, selon la figure 3c, on peut, par un cadencement de l'électrovanne 33, moduler la durée de l'action de la liaison d'écoulement étranglée et, ainsi, moduler l'influence exercée sur l'allure de la pression d'injection. De même, ceci peut être obtenu par un étranglement de départ variable dans le perçage 35, du fait d'un déplacement étagé de la partie magnétique, ou bien, même, par un piézo-actionneur (non représenté). REVENDICATIONS 1. Système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne avec une pompe haute pression pour véhiculer le carburant dans un accumulateur haute pression et avec au moins un injecteur, commandé par une électrovanne, raccordé à l'accumulateur haute pression par une conduite d'amenée, injecteur présentant des canaux de carburant reliés à la conduite d'amenée, canaux d'o un premier canal de carburant mène à une buse d'injection et l'autre canal de carburant mène à une enceinte de commande qui est délimitée par un piston de commande coopérant avec une aiguille de la buse d'injection et peut être reliée à un retour situé côté basse pression au moyen d'une électrovanne commandant l'injecteur, en outre avec une soupape de commande de pression, prévue dans le chemin d'écoulement de carburant, entre l'accumulateur haute pression et l'injecteur, et présentant des sections transversales de passage, pour commander la liaison d'écoulement allant de l'accumulateur haute pression à l'injecteur, caractérisé en ce que, en plus de la première électrovanne (7) commandant l'injecteur (4) est prévue une deuxième électrovanne (33), travaillant indépendamment de celle-ci, pour commander les voies de la soupape de commande de pression (17), et en ce que les sections transversales de cette soupape de commande de pression sont disposées de manière que, dans une première position, correspondant à la position initiale, de la soupape de commande de pression (17), dans la pause d'injection, lorsque la deuxième électrovanne (33) est fermée, elles libèrent une liaison d'écoulement allant à l'injecteur (4), dans une deuxième position de la soupape de commande de pression (17), peu avant le processus d'injection, lorsque la deuxième électrovanne (33) est ouverte, elles libèrent une liaison d'écoulement uniquement de l'injecteur (4) au côté basse pression et, dans une troisième position, lorsque la deuxième électrovanne (33) est fermée, après l'ouverture de la première électrovanne (7), elles libèrent de nouveau une liaison d'écoulement. 2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de commande de pression (17) est constituée d'un piston de commande de pression (20) commandé par une pression, guidé avec une mobilité longitudinale dans le corps de soupape (18), piston contenant un perçage de liaison (27) doté d'un étranglement d'amenée (26), qui relie en permanence l'accumulateur haute pression (2), par la conduite d'amenée (3), à une enceinte de commande de pression (22) délimitée par le piston de commande de pression (20). 3. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston de commande de pression (20) présente sur sa périphérie extérieure des gorges annulaires (28; 31) situées à distance les unes des autres, reliées ensemble en permanence au moyen d'un perçage diagonal (32) s'étendant dans le piston de commande de pression (20) et agissant comme étranglement de commande et établissant, lorsque la deuxième électrovanne (33) est ouverte, une liaison d'écoulement entre la douille d'injection (5) et le côté basse pression. 4. Système d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston de commande de pression (20) et le perçage de logement (19) sont réalisés dans le corps de soupape (18) avec un étagement identique, l'étagement du perçage de logement (19) étant prévu comme butée pour le piston de commande de pression (20) lorsqu'il est à sa position initiale. 5. Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que le perçage de logement (19) présente sur sa paroi une gorge périphérique (24) reliée à la conduite d'amenée (3) située du côté de la pompe haute pression, gorge au moyen de laquelle, pour préparer le début d'injection, est prévu d'abord un recouvrement partiel avec la plus petite gorge annulaire (33) dans le piston de commande de pression (20), puis un recouvrement complet avec la plus petite gorge annulaire (31) et, en plus, un étroit recouvrement avec la plus grande gorge annulaire (28) dans la position initiale du piston de commande de pression (20). 6. Système d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape de commande de pression (17) est disposée, dans la conduite d'amenée (3) libérée, entre l'accumulateur haute pression (2) et l'injecteur (4).