Brevet FR2788814A1 — publié le 20000728

L'invention concerne un injecteur, pour système d'injection d'un moteur à combustion interne, comprenant une tête d'injecteur et une buse entre lesquelles des parties d'injecteur sont disposées d'une manière essentiellement coaxiale l'une au-dessus de l'autre. Les injecteurs classiques servant à l'injection de carburant dans les moteurs à combustion interne présentent en général une structure modulaire et sont constitués de plusieurs parties, telles que par exemple un corps d'injecteur et un module de commande, disposées d'une manière coaxiale l'une au-dessus de l'autre, la solidarisation mécanique de deux parties axialement voisines s'effectuant au moyen d'un élément de solidarisation, tel qu'une douille de serrage, un écrou de serrage double ou une douille à souder. Toutefois, un inconvénient des injecteurs classiques présentant une telle structure modulaire réside dans le fait que la fixation de l'injecteur dans la tête de cylindre est gênée par l'élément de solidarisation. Ainsi, le serrage de l'injecteur sur la tête de cylindre ne peut souvent avoir lieu qu'au-dessous de l'élément de solidarisation, de sorte que l'injecteur fait saillie sur une relativement grande distance hors de la tête de cylindre. En premier lieu, il se pose des problèmes qui sont liés à l'espace de montage disponible et qui ne peuvent pas non plus être éliminés du fait que l'élément de solidarisation servant au serrage de parties axialement voisines de l'injecteur est monté dans l'alésage de logement, situé dans la tête de cylindre du moteur, qui est prévu pour l'injecteur, étant donné que l'élément de solidarisation est trop grand à cet effet. En second lieu, la situation de l'injecteur en saillie sur une grande distance hors de la tête de cylindre entraîne, lors du fonctionnement du moteur, des vibrations gênantes de l'injecteur et, suivant les circonstances, un effort excessif sur la griffe de __- -à- -- LIL serrage qui fixe l'injecteur sur la tête de cylindre, ainsi qu'éventuellement des dysfonctionnements de l'injecteur. Par ailleurs, l'application d'une force sur l'élément de solidarisation au moyen d'un dispositif de serrage de l'injecteur entraîne souvent des contraintes mécaniques excessives sur cet élément de solidarisation. L'invention a pour but de fournir un injecteur à structure modulaire qui présente une forme d'encombrement réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un injecteur, du type générique défini en introduction, caractérisé en ce qu'un élément de solidarisation en forme de manchon est monté sur la tête d'injecteur et la buse, cet élément de solidarisation entourant les parties de l'injecteur et les soumettant à une précontrainte axiale. L'invention contient l'enseignement technique général consistant à utiliser, pour la solidarisation des parties individuelles d'un injecteur de structure modulaire, un élément de solidarisation en forme de manchon qui rend solidaires les unes des autres toutes les parties de l'injecteur disposées axialement l'une au- dessus de l'autre. Dans une variante de l'invention, l'élément de solidarisation est réalisé sous forme d'un écrou de serrage qui serre les parties individuelles axialement les unes contre les autres et assure ainsi une étanchéité des parties individuelles vis-à-vis d'une haute pression. La section transversale extérieure de l'écrou de serrage est de préférence constante sur toute sa longueur, de sorte que l'injecteur peut facilement être bloqué dans un alésage de logement cylindrique correspondant ménagé dans la tête de cylindre d'un moteur à combustion interne. L'utilisation d'un écrou de serrage commun pour serrer tous les modules ou parties constitutives de l'injecteur permet avantageusement un espacement réduit de l'emplacement de serrage, à l'endroit duquel l'écrou à--- - - - -- --- - - de serrage exerce son action, vis-à-vis des surfaces de solidarisation de deux parties adjacentes l'une à l'autre. En outre, les différents modules ou parties peuvent présenter une hauteur structurelle réduite du fait du serrage centralisé, de sorte que la hauteur totale de l'injecteur diminue, et donc également la masse vibrant librement qui est située au-dessus de l'appui de la griffe de serrage qui fixe l'injecteur sur la tête de cylindre. Suivant une variante de l'invention, à son extrémité supérieure, l'écrou de serrage entoure le corps d'injecteur, la solidarisation de l'écrou de serrage et de la tête d'injecteur ayant lieu par vissage. Eventuellement, à cet effet, l'écrou de serrage comporte un filetage intérieur à son extrémité supérieure, tandis que la tête d'injecteur porte un filetage extérieur adapté en conséquence, afin de permettre le vissage de la tête d'injecteur et de l'écrou de serrage. Dans la forme préférée de réalisation de cette variante, l'écrou de serrage porte, à son extrémité supérieure, une collerette, de préférence cylindrique, qui en fait tout le tour et qui sert à l'appui de la griffe, afin de pouvoir serrer l'injecteur axialement dans l'alésage de logement de la tête de cylindre au moyen de la griffe de serrage. En vue de l'alignement angulaire, des surfaces de prise de clé sont réalisées au formage sur la collerette ou au-dessus de celle-ci pour la prise de la griffe de serrage, afin d'immobiliser l'injecteur dans une position angulaire déterminée au moyen de cette griffe. En revanche, dans une autre variante de l'invention, la tête d'injecteur entoure l'écrou de serrage par son extrémité supérieure, la solidarisation de la tête d'injecteur et de l'écrou de serrage ayant lieu, là encore, par vissage, l'écrou de serrage comportant éventuellement un filetage extérieur, tandis que la tête d'injecteur porte un filetage intérieur correspondant. De à.1 Tl' préférence, dans cette variante, la tête d'injecteur comporte une collerette qui en fait tout le tour et qui sert d'appui de griffe, afin de serrer l'injecteur axialement dans l'alésage de logement de la tête de cylindre. Par ailleurs, des surfaces de prise de clé,servant à la prise de la griffe de serrage peuvent être réalisées au formage sur la surface cylindrique extérieure de la tête d'injecteur, afin d'empêcher, à l'état monté, un décalage en rotation de l'injecteur dans la tête de cylindre. En revanche, dans une autre variante de l'invention, la solidarisation entre la tête d'injecteur et l'élément de solidarisation en forme de manchon a lieu, non pas par vissage, comme dans le cas de l'écrou de serrage précédemment décrit, mais au moyen d'un procédé d'assemblage approprié. A cet effet, les différents modules de l'injecteur sont soumis à une précontrainte axiale les uns vis-à-vis des autres, à la suite de quoi l'élément de solidarisation est rendu solidaire de la tête d'injecteur. Dans cette variante de l'invention, la solidarisation entre la tête d'injecteur et l'élément de solidarisation peut par exemple avoir lieu par soudage, brasage fort ou procédé d'assemblage analogue. Notamment, l'action excellente d'étanchéité à l'emplacement de solidarisation entre la tête d'injecteur et l'élément de solidarisation en forme de manchon est avantageuse pour cette variante de l'invention. En revanche, suivant une autre forme avantageuse de mise en oeuvre de l'invention, la solidarisation mécanique de la tête d'injecteur avec l'élément de solidarisation en forme de manchon a lieu au moyen d'une solidarisation par retrait. On décrit ci-après une telle solidarisation par retrait pour la forme de réalisation dans laquelle l'élément de solidarisation en forme de manchon entoure la tête d'injecteur. Pour ce faire, on chauffe fortement l'élément de solidarisation en forme de manchon préalablement au montage, alors qu'au contraire, la tête d'injecteur est maintenue à une température plus faible, telle que par exemple la température ambiante. De ce fait, la section transversale intérieure de l'élément de solidarisation s'élargit, de sorte qu'il est alors possible d'introduire la tête d'injecteur, par son extrémité libre, dans l'ouverture par laquelle débouche l'élément de solidarisation. On refroidit ensuite l'élément de solidarisation, de sorte que la section transversale intérieure de cet élément diminue et qu'il se présente ainsi un ajustement serré entre l'élément de solidarisation et la tête d'injecteur. Bien entendu, une telle solidarisation par retrait peut également être utilisée dans le cas d'une forme de réalisation de l'injecteur dans laquelle la tête d'injecteur entoure l'élément de solidarisation en forme de manchon. Dans ce cas, c'est alors la tête d'injecteur qui doit être chauffée avant le montage, par rapport à l'élément de solidarisation en forme de manchon, afin de former ensuite un ajustement serré. Enfin, l'élément de solidarisation en forme de manchon peut également être rendu solidaire de la tête d'injecteur au moyen d'une solidarisation à la presse. Toutefois, les modes de solidarisation, décrits précédemment, entre la tête d'injecteur et l'élément de solidarisation en forme de manchon ne sont à prendre qu'à titre d'exemple, l'invention englobant également d'autres possibilités de fixation. L'injecteur conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - l'élément de solidarisation a essentiellement la forme d'un cylindre creux et, à son extrémité supérieure, entoure la tête d'injecteur, - sur la paroi extérieure de l'élément de solidarisation et dans la zone de la tête d'injecteur, il est réalisé au formage une collerette qui fait tout le tour et qui sert à l'appui d'une griffe de serrage, -ITY - L - l'élément de solidarisation comporte, à son extrémité supérieure, un filetage intérieur et la tête d'injecteur porte, à son extrémité inférieure, un filetage extérieur adapté en conséquence, afin de permettre un vissage de la tête d'injecteur avec l'élément de solidarisation, - sur la collerette réalisée au formage sur l'élément de solidarisation, il est réalisé au formage des faces de prise de clé prévues pour la prise d'une griffe de serrage servant à l'alignement angulaire. - sur la collerette réalisée au formage sur l'élément de solidarisation, il est réalisé au formage au moins un évidement prévu pour l'engagement d'une goupille de cylindre et servant à l'alignement angulaire, - la tête d'injecteur entoure l'élément de solidarisation à l'extrémité supérieure de celui-ci, - une collerette faisant tout le tour est réalisée au formage sur la paroi extérieure de la tête d'injecteur, - l'élément de solidarisation comporte un filetage extérieur à son extrémité supérieure et la tête d'injecteur porte un filetage intérieur adapté en conséquence, afin de permettre un vissage de la tête d'injecteur avec l'élément de solidarisation, - la collerette est essentiellement cylindrique. - l'élément de solidarisation est réalisé sous forme d'un écrou de serrage, - l'élément de solidarisation est soudé sur la tête d'injecteur. Des exemples préférés de mise en oeuvre de l'invention sont exposés ci-après à l'aide de la description des figures. On voit: à la figure 1, un injecteur à structure modulaire comportant un écrou de serrage cylindrique qui rend solidaires les parties d'injecteur et entoure la tête d'injecteur, - --- à la figure 2, une autre variante d'un injecteur conforme à l'invention comportant une collerette réalisée au formage sur l'écrou de serrage et, à la figure 3, un troisième exemple de réalisation d'un injecteur conforme à l'invention dans lequel la tête d'injecteur entoure l'écrou de serrage. L'injecteur représenté à la figure 1 a une structure modulaire et sert à l'injection de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, une tête d'injecteur 1 étant disposée du côté supérieur de l'injecteur en tant que partie structurelle. En premier lieu, la tête d'injecteur 1 permet le raccordement d'une conduite d'injection, afin de faire communiquer un injecteur avec un système d'injection central qui fournit la pression d'injection nécessaire. Pour ce faire, la tête d'injecteur 1 présente, de son c8té supérieur, une partie disposée en biais et est pourvue d'un raccord vissé présentant un filetage intérieur qui peut recevoir, pour le raccordement de la conduite d'injection, un embout tubulaire haute pression comportant un filtre. En second lieu, la tête d'injection 1 comporte une partie principale à profil cylindrique sur laquelle sont réalisées au formage, au-dessous de la partie disposée en biais, des faces de prise de clé 3 qui permettent, en coopération avec une collerette cylindrique 4 qui fait tout le tour, la prise d'une griffe de serrage qui n'est pas représentée pour des raisons de simplicité. D'une part, la griffe de serrage exerce une pression axiale, d'en haut, sur la collerette 4 faisant tout le tour, d'une manière telle que l'ensemble de l'injecteur est repoussé axialement vers le bas, dans un alésage de logement correspondant ménagé dans la tête de cylindre du moteur, une rondelle en cuivre étant disposée entre la surface frontale inférieure de l'injecteur et la surface de fond de l'alésage de logement afin d'assurer l'étanchéité de cet alésage. D'autre part, la griffe de serrage attaque latéralement les faces de prise de clé 3 et empêche ainsi, à l'état monté, un décalage angulaire de l'injecteur autour de son axe longitudinal. Par ailleurs, l'injecteur comprend une unité de commande 5, un corps d'injecteur 6, une rondelle d'étranglement 7 et une buse 8 qui sont disposés coaxialement l'un au-dessus de l'autre et sont immobilisés, chacune au moyen d'un goujon respectif, dans une position angulaire déterminée les uns par rapport aux autres. Cette immobilisation angulaire des différentes parties est importante, étant donné qu'à partir de la tête d'injecteur 1, il est prévu, s'étendant à travers l'unité de commande 5, le corps d'injecteur 6 et la rondelle d'étranglement 7, un conduit haute pression 9 par lequel le carburant est transporté jusqu'à la buse 8, les sections de conduit situées dans les différentes parties de l'injecteur devant être alignées d'une manière exacte afin de former un conduit continu. En outre, la tête d'injecteur 1, l'unité de commande 5, le corps d'injecteur 6 et la rondelle d'étranglement 7 comportent un alésage central dans lequel est situé un agencement d'organe de réglage pouvant être déplacé en coulissement axial et servant à la commande de l'injection de carburant, laquelle est exécutée d'une manière classique. C'est pourquoi, pour des raisons de simplicité, on renonce ci-après à une description détaillée de la structure et du fonctionnement de l'agencement d'organe de réglage, afin de pouvoir entrer dans les détails concernant le coeur de la présente invention. Toutefois, on fait référence à cet égard, à titre d'exemple, à la demande de brevet européen EP 0 690 223 A2 dont le contenu est compris dans la présente description en ce qui concerne la configuration structurelle de l'agencement d'organe de réglage. Enfin, l'injecteur conforme à l'invention qui est représenté comprend un élément de solidarisation en forme de manchon qui est de préférence réalisé sous forme d'un écrou de serrage 10 cylindrique creux dans lequel la buse 8, la rondelle d'étranglement 7, le corps d'injecteur 6 et l'unité de commande 5 sont disposés, l'écrou de serrage 10 étant fermé à son extrémité supérieure par le corps d'injecteur 1 et comportant à son extrémité inférieure un épaulement annulaire, constituant la surface de fond de l'écrou de serrage 10, par lequel le diamètre de l'écrou de serrage est diminué et sur lequel la surface frontale annulaire de la buse 8 prend appui. L'écrou de serrage 10 présente un filetage intérieur dans lequel se fixe un filetage extérieur adapté en conséquence qui est ménagé dans la partie inférieure de la tête d'injecteur 1. Ainsi, pour le montage de l'injecteur, on dispose d'abord la buse 8, la rondelle d'étranglement 7, le corps d'injecteur 6 et l'unité de commande 5 d'une manière axiale les uns par rapport aux autres et on les immobilise au moyen de goujons dans une position angulaire déterminée les uns par rapport aux autres, afin que les sections de conduite situées dans les différentes parties constituent, à l'état monté de l'injecteur, le conduit haute pression 9 continu. On place ensuite la tête en bas l'empilement constitué de la buse 8, la rondelle d'étranglement 7, le corps d'injecteur 6 et l'unité de commande 5, de sorte que la buse 8 est dirigée vers le haut. On enfile alors l'écrou de serrage 10, d'en haut, par-dessus d'empilement jusqu'à ce que la buse 8 soit en appui, par sa surface frontale, sur la surface de fond de l'écrou de serrage 10. Enfin, on visse alors la tête d'injecteur 1, par son filetage extérieur, suffisamment profondément dans le filetage intérieur de l'écrou de serrage 10 pour qu'un couple de serrage déterminé soit atteint, les différentes parties étant serrées axialement les unes sur les autres à l'intérieur de l'écrou 10. La tête d'injecteur est ainsi vissée dans l'écrou de serrage 10 dans une mesure suffisante pour que soit atteint un couple de serrage préfixé qui est suffisant pour produire une étanchéité, vis-à-vis d'une haute pression, entre les différentes parties situées dans l'écrou 10. A l'état monté, un décalage angulaire de l'empilement constitué par la buse 8, la rondelle d'étranglement 7, le corps d'injecteur 6 et l'unité de commande 5 est empêché à l'intérieur de l'écrou de serrage 10 au moyen d'une solidarisation par goujon qui n'est pas représentée au dessin pour des raisons de simplicité. A cet égard, il est particulièrement avantageux que les faces de prise de clé 3 soient disposées sur la tête d'injecteur 1 et non pas sur la surface d'enveloppe de l'écrou de serrage 10, étant donné que la position angulaire de ces faces de prise de clé 3 par rapport à la tête de cylindre est ainsi indépendante du serrage de l'écrou 10. En revanche, dans le cas d'un agencement des faces de prise de clé 3 sur la surface d'enveloppe de l'écrou de serrage 10, il conviendrait, une fois le couple de serrage préfixé atteint, de faire tourner encore cet écrou 10 jusqu'à ce que les faces 3 présentent de nouveau la position angulaire nécessaire au montage, ce qui conduirait à des contraintes mécaniques importantes. Dans une autre forme de réalisation, l'élément de solidarisation est soudé sur tout le tour avec la tête d'injecteur 1 en étant soumis à une précontrainte axiale, ce qui permet un montage économique. La figure 2 représente un autre exemple de réalisation d'un injecteur conforme à l'invention qui correspond dans une large mesure à l'exemple de réalisation décrit précédemment et représenté à la figure 1, de sorte que les parties correspondantes de la figure 2 sont pourvues des mêmes repères et qu'à leur égard, afin d'éviter des répétitions, on se réfère à la description qui précède. Contrairement à l'exemple de réalisation décrit précédemment, la partie inférieure de la tête d'injecteur 1 comporte une surface d'enveloppe dans une large mesure TI- Y cylindrique, sans faces de prise de clé et sans la collerette cylindrique, laquelle, dans l'injecteur de la figure 2, est réalisée au formage sur la surface d'enveloppe de l'écrou de serrage. L'agencement de la collerette cylindrique 4, servant à l'appui de la griffe, sur la surface d'enveloppe de l'écrou de serrage 10 offre l'avantage que la longueur axiale de la tête d'injecteur 1 peut être diminuée d'une manière correspondante, ce qui conduit dans l'ensemble à un injecteur plus court. L'immobilisation angulaire, ou en rotation, de l'injecteur dans l'alésage de logement de la tête de cylindre a dans ce cas par exemple lieu au moyen d'une goupille de cylindre qui s'engage dans un évidement correspondant ménagé dans l'écrou de serrage 10. En variante, il est également possible de prévoir des faces de prise de clé, pour la griffe de serrage, sur la surface d'enveloppe de l'écrou de serrage 10 et dans la zone de la collerette cylindrique 4 ou au- dessus de celle-ci. La figure 3 représente enfin un troisième exemple de réalisation d'un injecteur conforme à l'invention qui correspond également dans une large mesure à l'injecteur représenté à la figure 1, de sorte qu'à cet égard également, on utilise les repères correspondants et on se réfère à la description précédente concernant la figure 1. La différence essentielle de cet injecteur par rapport aux exemples de réalisation décrits précédemment réside dans la solidarisation différente de la tête d'injecteur 1 avec l'écrou de serrage 10. C'est ainsi qu'ici, l'écrou de serrage 10 comporte un filetage extérieur à son extrémité supérieure, tandis que la tête d'injecteur entoure, à l'état monté, l'extrémité supérieure de l'écrou de serrage 10 et porte un filetage intérieur adapté en conséquence. Par ailleurs, sur l'extrémité inférieure de la tête d'injecteur 1, il est réalisé extérieurement au formage une collerette cylindrique 4 qui fait tout le tour et qui sert d'appui pour la griffe de serrage. En outre, sur sa surface d'enveloppe, la tête d'injecteur 1 porte extérieurement, au-dessus de la collerette cylindrique, des faces de prise de clé 3 servant à la prise de la griffe de serrage, afin d'empêcher, à l'état monté, un décalage angulaire de l'injecteur autour de son axe longitudinal. Dans cet agencement également, il est particulièrement avantageux que la position angulaire des faces de prise o10 de clé 3 par rapport à la tête de cylindre soit ainsi indépendante du serrage de l'écrou 10, de sorte que, lors du serrage de l'écrou 10, une fois le couple de serrage préfixé atteint, il n'est pas nécessaire de poursuivre la rotation jusqu'à ce que soit atteinte la position finale nécessaire des faces de prise de clé 3. Dans sa mise en oeuvre, l'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation préférés indiqués précédemment. Au contraire, il est possible d'imaginer un certain nombre de variantes qui font appel à la solution représentée, même dans le cas de réalisation présentant une conception de base différente. : 1-7 -r REVENDICATIONS 1. Injecteur, pour système d'injection d'un moteur à combustion interne, comprenant une tête d'injecteur (1) et une buse (8) entre lesquelles des parties d'injecteur (5, 6, 7, 8) sont disposées d'une manière essentiellement coaxiale l'une au-dessus de l'autre, caractérisé en ce qu'un élément de solidarisation (10) en forme de manchon est monté sur la tête d'injecteur (1) et la buse (8), cet élément de solidarisation (10) entourant les parties de l'injecteur (5, 6, 7, 8) et les soumettant à une précontrainte axiale. 2. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de solidarisation (10) a essentiellement la forme d'un cylindre creux et, à son extrémité supérieure, entoure la tête d'injecteur (1). 3. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la paroi extérieure de l'élément de solidarisation (10) et dans la zone de la tête d'injecteur (1), il est réalisé au formage une collerette (4) qui fait tout le tour et qui sert à l'appui d'une griffe de serrage. 4. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de solidarisation (10) comporte, à son extrémité supérieure, un filetage intérieur et la tête d'injecteur (1) porte, à son extrémité inférieure, un filetage extérieur adapté en conséquence, afin de permettre un vissage de la tête d'injecteur (1) avec l'élément de solidarisation (10). 5. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4 lorsque cette dernière dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que, sur la collerette (4) réalisée au formage sur l'élément de solidarisation (10), il est réalisé au formage des faces de prise de clé (3) prévues pour la prise d'une griffe de serrage servant à l'alignement angulaire. 6. Injecteur suivant la revendication l'une quelconque des revendications 3 et 4 lorsque cette dernière dépend de la revendication 3, caractérisé en ce que, sur la collerette (4) réalisée au formage sur l'élément de solidarisation (10), il est réalisé au formage au moins un évidement prévu pour l'engagement d'une goupille de cylindre et servant à l'alignement angulaire. 7. Injecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tête d'injecteur (1) entoure l'élément de solidarisation (10) à l'extrémité supérieure de celui-ci. 8. Injecteur suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'une collerette (4) faisant tout le tour est réalisée au formage sur la paroi extérieure de la tête d'injecteur (1). 9. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'élément de solidarisation (10) comporte un filetage extérieur à son extrémité supérieure et la tête d'injecteur (1) porte un filetage intérieur adapté en conséquence, afin de permettre un vissage de la tête d'injecteur (1) avec l'élément de solidarisation (10). 10. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 3, 5, 6 et 8, caractérisé en ce que la collerette (4) est essentiellement cylindrique. 11. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de solidarisation (10) est réalisé sous forme d'un écrou de serrage. 12. Injecteur suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 ou 10, caractérisé en ce que l'élément de solidarisation (10) est soudé sur la tête d'injecteur (1). _-- - - -- -T-r--