Brevet FR2792371A1 — publié le 20001020

La présente invention concerne une valve de commande, en particulier pour un dispositif d'injection pour moteurs à combustion interne, de préférence pour moteurs diesel, comprenant un boîtier dans lequel au moins un piston est capable de se déplacer, et qui comporte des butées pour le piston. Les moteurs à combustion interne actuels, en particulier les moteurs diesel, ont besoin, pour une préparation certaine et propre du mélange dans la chambre de combustion du moteur, d'une opération d'injection, constituée de plusieurs injections individuelles. Ces opérations d'injection se scindent en une ou plusieurs préinjection(s), une injection principale, et éventuellement une ou plusieurs post- injection(s) du carburant. Pour produire la quantité de préinjection, on pilote un dispositif de régulation, qui provoque une forte complexité dans le système électronique de commande, et qui est affecté de pertes énergétiques. Pour produire la quantité de préinjection, on emploie souvent une vaporisation, mais que l'on ne peut cependant pas totalement employer à tous les régimes de fonctionnement, et qui présente de fortes dispersions selon le régime de fonctionnement. Cela est dû au fait que les temps de commutation du système électronique de commande sont trop importants en raison de la structure des éléments de commande pour de petites quantités injectées, et que l'on ne peut par conséquent produire pour la préinjection une petite quantité qu'avec une forte complexité. La présente invention a pour objectif de réaliser la valve de commande du type indiqué en introduction, de telle manière que l'on peut produire dans tous les régimes de fonctionnement une petite quantité pour la préinjection du carburant, sans rendre complexe le système de commande. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint dans la valve de commande de ce type en prévoyant que l'une au moins des butées soit déplaçable axialement. 2 /2792371 Dans la valve de commande selon l'invention, l'une au moins des butées pour le piston se laisse axialement déplacer. Grâce à cela, il est possible de régler la course du piston et le temps dans les positions finales respectives qui correspondent à la position ouverte et à la position fermée de la valve de commande. Grâce à la possibilité de régler la butée, il est possible de faire varier selon les besoins la course du piston. Grâce à cela, il est possible de commander de façon exacte et simple les plus petites quantités d'injection, en particulier pour la préinjection et le cas échéant également pour une post-injection, sans influencer de manière négative l'injection principale. Il est aussi possible grâce à cela de réduire les pertes par fuites grâce à un réglage correspondant de la butée. D'autres caractéristiques de l'invention ressortent du reste de la description et des dessins. La présente invention sera expliquée plus en détail à l'aide de quelques modes de réalisation illustrés dans les dessins. Dans ces dessins: la figure 1 montre une coupe axiale d'un dispositif d'injection avec une valve de commande selon l'invention; les figures 2 et 3 montrent des coupes axiales agrandies de la valve de commande selon l'invention avec des courses différentes pour la valve; les figures 4 à 6 représentent divers modes de réalisation de la valve de commande avec des courses différentes; et les figures 7 et 8 montrent, en représentation simplifiée, d'autres modes de réalisation de la valve de commande. Le dispositif d'injection est employé dans des véhicules automobiles, et il sert à alimenter du carburant à un moteur à combustion interne, en particulier à un moteur diesel. Le dispositif d'injection comprend un piston de commande 1, logé dans un carter de boîtier 2. L'admission du fluide sous pression vers le piston de commande 1 a lieu au moyen d'une valve de commande 3, laquelle est raccordée à une unité de commande 4. La valve de commande 3 est posée sur le boîtier 2, et elle pénètre par un talon 5 d'un corps de valve 6 dans un renfoncement 3 2792371 frontal 7 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 commande 3. La valve de commande 3 est régulée et surveillée par l'unité de commande 4. Au moyen de cette unité de commande il est possible de fournir du courant aux bobines 10 et 11 de la valve de commande 3, au moyen desquelles il est possible de déplacer dans la direction souhaitée un piston 12 de la valve de commande 3 réalisé sous forme d'induit. Le piston 12 est déplaçable axialement 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 commande 3 est fermée, le piston de commande 1 est appliqué sous la force d'un ressort hélicoïdal de compression 15 contre le talon 5 du corps de valve 6. Dans la figure 1, le piston de commande 1 est montré dans sa position de départ déplacée par le ressort de compression 15, position dans laquelle le corps de valve 16 d'une valve d'injection 17 referme des ouvertures de buse 18, au moyen desquelles le carburant est alimenté dans la chambre de combustion (non représenté) du moteur à combustion interne. Le piston de commande 1 comporte une surface active 19, attaquée par la pression pl dans le système. Dans la surface 19 du piston est prévue une saillie centrale 20 au moyen de laquelle le piston de commande 1 est en contact, dans la position de départ, contre une saillie axiale centrale 21 du talon 5. Du 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. Celui-ci a un diamètre plus petit que le piston de commande 1 et pénètre dans un perçage 25 du boîtier 2. Au moyen du piston multiplicateur 24 la pression pl du 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 24 et il est appliqué par son autre extrémité 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 et par alimentation en courant de la bobine 1 1, de telle manière que le fluide hydraulique, alimenté dans le corps de valve 6 via une conduite d'alimentation 29, est mis sous pression. Le fluide hydraulique parvient dans la chambre annulaire 9 et agit avec la pression pl sur la surface active 19 du piston de commande 1. Le renfoncement 22 opposé à la surface 19 du piston est déchargé vis-à-vis de la pression et il est relié à l'atmosphère via un perçage 30 qui traverse le boîtier 2. Grâce à cela, le piston de commande peut être déplacé sous la pression pl du système à l'encontre de la force du ressort de compression 15. Le piston multiplicateur de pression 24 appliqué au fond 23 de l'évidement 22 est de ce fait également déplacé, en raison de quoi le carburant qui se trouve dans le perçage 25 est forcé dans un perçage 32 via une plaque de répartition 31 fixe. Cette plaque est prévue dans une pièce formant insert 33, laquelle est reçue par une douille à vis 34. Celle-ci est vissée sur le boîtier 2 et reçoit la valve d'injection 17 qui dépasse hors de la douille à vis 34. La plaque de répartition 31 est serrée au moyen de la douille à vis 34 entre l'insert 33 et le boîtier 2. Cette douille engage l'insert 33 par le dessous, de sorte que lors du vissage de 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 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 34 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. 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 43 prévu dans la plaque de répartition 31 est ouvert lors du recul des pistons 1, 24 sous la dépression qui apparaît, grâce à quoi du carburant est aspiré depuis un réservoir de carburant (non représenté), via un perçage 44 dans la douille à vis 34 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. Lorsque le piston 12 de la valve de commande 3 est appliqué contre la butée 13, les deux raccords de travail A et B de la valve de commande 3 sont séparés de la conduite d'amenée 29 par le piston 12. Le piston 12 occupe cette position lorsque les deux pistons 1 et 24 ont été reculés de la manière décrite par la force du ressort jusque dans leur position de départ illustrée dans la figure 1. Le fluide hydraulique qui se trouve 6 2792371 dans la chambre annulaire 9 est ici forcé vers le raccord T du réservoir, via les conduites qui débouchent dans la chambre annulaire 9, comme cela est indiqué par les flèches montrées à la figure 2. Lorsque l'opération d'injection a lieu, le piston 12 est déplacé aussi loin qu'il vient contre la butée opposée 14. Désormais, les raccords A et B sont reliés à la conduite d'admission 29, tandis que le raccord T du réservoir est séparé vis-à-vis des perçages qui débouchent dans la chambre annulaire 9. Ainsi, le fluide hydraulique peut parvenir dans la chambre annulaire 9 via les raccords A et B et via les perçages. La commande de l'opération d'injection a lieu au moyen de la valve de commande 3, réalisée sous forme de valve électromagnétique dans l'exemple de réalisation. Cependant, à titre de valve de commande, on peut également employer d'autres genres de valves, par exemple des valves piézoélectriques. Dans la valve de commande des figures 2 à 4, la butée 14 est déplaçable axialement, afin de faire varier le trajet de déplacement du piston 12 selon les besoins. Au moyen de la course du piston, il est possible d'assurer une commande exacte de l'injection vis- à-vis du temps et de la quantité. La butée 14 est réalisée sous forme d'induit, entouré par une bobine 46 logée dans le corps de valve 6. Cette bobine est raccordée à l'unité de commande 4. La butée 14 comprend une partie de formant douille 47, guidée en déplacement axial dans un perçage 48 du corps de valve 6. A l'extrémité détournée du piston 12, la partie formant douille 47 est pourvue d'une bride 49 dirigée radialement vers l'extérieur. La butée 14 occupe à la figure 2 une position telle que le piston 12 peut parcourir une course importante. Le piston 12 est déplacé de la manière décrite au moyen des bobines 10 et 11, afin d'alimenter le fluide hydraulique jusque dans la chambre annulaire 9 au moyen de la conduite d'amenée 29, respectivement de décharger la chambre annulaire 9 vers le réservoir. L'autre butée 13 de la valve de commande 3 est prévue en position fixe sur le corps de valve 6 dans le sens axial. La figure 3 montre la butée 14 dans sa position rétractée, dans laquelle elle est appliquée par sa bride 49 contre la face frontale du corps de 7 2792371 valve 6. La partie de douille 47 est rétractée aussi loin dans le corps de valve 6 qu'elle ne se trouve plus qu'à une faible distance du piston 12. Par conséquent, celui-ci ne dispose plus que d'une course réduite. Pour le déplacement de la butée 14, la bobine 46 est alimentée, sous la commande de l'unité de commande 4. La valve de commande 3 peut être ainsi réalisée que la butée déplaçable 14 peut être déplacée de façon continue jusque dans des positions différentes par rapport au piston 12. Les figures 2 à 4 montrent la valve en position ouverte. Grâce à la variation de la position de la butée 14, on peut ainsi atteindre différentes sections d'ouvertures, de sorte que la valve de commande 3 peut être adaptée de façon excellente aux besoins différents de la préinjection, de l'injection principale, et de la post-injection. En outre, avec une course plus faible de la valve, le temps de commutation de la valve de commande 3 est réduit, ce qui va également dans le sens d'une amélioration de la commande de la quantité de carburant. La figure 5 montre la valve de commande 3 en position fermée. Également dans cette position fermée de la valve de commande 3 il est possible de faire varier la position du piston 12. À cet effet, la butée 13 est déplaçable au moyen d'une bobine 50, agencée dans le corps de valve 6 et raccordée à l'unité de commande 4. La butée 13 comprend également une partie en forme de douille 51 guidée dans le corps de valve, avec une bride 52 du côté extrémité, dirigée radialement vers l'extérieur. Par alimentation électrique de la bobine 50, cette butée 13 peut être déplacée jusque dans toute position désirée. Ainsi, elle peut être amenée dans une position dans laquelle le piston 12, tandis que la valve de commande 3 est fermée, assure un recouvrement plus important des arêtes de commande de la valve, et l'on atteint ainsi une réduction des fuites d'huile. Afin d'éviter d'influencer l'injection de carburant, la butée 13 peut être déplacée vers l'extérieur brièvement avant le début de l'injection, en retour dans sa position d'origine. Pour amener le piston 12 dans des positions différentes tandis que la valve de commande 3 est fermée, seule la butée 13 est prévue avec faculté de déplacement axial. Au contraire du mode de réalisation précédent, la butée opposée 14 est agencée stationnaire, et il n'est donc pas possible de la déplacer. Dans la position de repos du piston 12 tandis que la valve de commande 3 est fermée, le piston 12 est à distance de la butée 14, de sorte qu'il est possible de déplacer le piston 12 pour l'opération d'injection en direction de la butée 14 dans la mesure souhaitée, par alimentation des bobines 10 et 1 1 en courant. Comme le montre la figure 6, il est cependant aussi possible de prévoir que les deux butées 13 et 14 soient axialement déplaçables. Dans ce cas, on prévoit dans le corps de valve 6 les deux bobines 46 et 50 au moyen desquelles on peut déplacer dans la mesure souhaitée les butées 13 et 14. Ainsi, dans ce mode de réalisation, on assure une combinaison de la variation de la butée des pistons à la fois lorsque la valve de commande 3 est ouverte et lorsqu'elle est fermée. La figure 7 montre une illustration schématique d'une partie du piston 12 de la valve de commande 3. On a illustré une position du piston 12 dans laquelle il libère une section d'ouverture 53 (zone hachurée) d'un perçage. Dans la direction de déplacement 54 du piston 12, ce perçage a une largeur constante, de sorte que par déplacement du piston 12 il se produit un accroissement constant de la section d'ouverture 53. Dans une telle réalisation de l'ouverture, il n'est pas possible d'influencer la courbe caractéristique course/volume de la valve de commande 3. La figure 8 montre la possibilité d'influencer cette courbe caractéristique par une conformation particulière du perçage. Celui-ci a une section en forme de T. Lorsque le piston 12 se trouve dans la position illustrée à la figure 8, il recouvre la partie la plus large 55 du perçage et libère simplement la section d'ouverture étroite 56 (zone hachurée). Grâce à cela, on fournit tout d'abord uniquement une petite quantité de fluide hydraulique. Dès que l'arête de commande 57 du piston 12 est parvenue dans la région de la section d'ouverture 55 sensiblement plus large, la quantité du fluide hydraulique qui est fourni augmente brusquement. Avec les valves de commande 3 décrites, il est possible de commander les plus petites quantités d'injection pour la préinjection, et le cas échéant pour la post-injection, sans influencer de manière négative l'injection principale. Par déplacement du piston 12 tandis que la valve de commande 3 est fermée, on peut réduire les pertes par fuites. Le déplacement des butées peut avoir lieu dans une valve quelconque. Les butées peuvent être déplacées en continu jusque dans toute position souhaitée, de sorte que la valve de commande 3 peut être conçue pour les exigences les plus différentes. La valve de commande décrite peut être employée partout o l'on a besoin de sections d'ouverture variables, par exemple les dispositifs de réglage pour les arbres à cames. 2792371 ZYJ Revendications 1. Valve de commande, en particulier pour un dispositif d'injection pour moteurs à combustion interne, de préférence pour moteurs diesel, comprenant un boîtier dans lequel au moins un piston est capable de se déplacer, et qui comporte des butées pour le piston, caractérisée en ce que l'une au moins des butées (13, 14) est déplaçable axialement. 2. Valve de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée (13, 14) est réalisée sous forme d'induit, susceptible d'être déplacé par alimentation électrique d'une bobine (46, 50). 3. Valve de commande selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la butée (13, 14) comprend une partie formant fourreau (47, 51) au moyen de laquelle elle est guidée dans le boîtier (6). 4. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la butée (13, 14) comporte du côté extrémité une bride (49, 52) en dépassement radial. 5. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les deux butées (13,14) sont déplaçables axialement. 6. Valve de commande selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la bobine (46, 50) entoure la partie en fourreau (47, 51) de la butée (13, 14). 7. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la butée (13, 14) est déplaçable en continu. Il 8. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la butée (13, 14) comprend une partie en fourreau (47, 51) et une bride (49, 52) qui est prévue à l'extrémité de la partie en fourreau (47, 51) détournée du piston (12). 9. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la butée (13, 14) est déplaçable de façon commandée au moyen d'une unité de commande (4). 10. Valve de commande selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que l'une des butées (13) est déplaçable tandis que la valve de commande (3) est fermée pour établir un recouvrement des arêtes de commande de la valve. 1 1. Valve de commande selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que l'autre butée (14) est déplaçable tandis que la valve commande (3) est ouverte pour établir la section de passage pour le fluide hydraulique. 12. Valve de commande selon l'une des revendications 1 à l l, caractérisée en ce que pour influencer la courbe caractéristique volume/course de la valve de commande (3) le perçage de raccordement (A, B) présente une largeur différente dans la direction de déplacement (54) du piston (12).