Brevet FR2808306A1 — publié le 20011102

Etat de la technique La présente invention concerne un injecteur de rampe commune pour injecter du carburant dans un système d'injection à rampe commune d'un moteur à combustion interne, comprenant un corps d'injecteur communiquant avec un réservoir central à haute pression et dans lequel coulisse axialement une aiguille de buse coopérant avec un piston de soupape guidé dans une pièce de soupape. Dans les systèmes d'injection à rampe commune, une pompe à haute pression fournit du carburant à un réservoir central à haute pression encore appelé rampe commune. Des conduites de haute pression relient ce réservoir à haute pression aux différents injecteurs as- sociés aux cylindres du moteur. Les injecteurs sont commandés séparé- ment par une soupape de commande à partir de l'électronique du moteur. Lorsque la soupape de commande s'ouvre, du carburant à haute pression passe sur l'aiguille soulevée et arrive dans la chambre de combustion. Dans les injecteurs actuels, comme ceux décrits dans le do- cument EP O 604 915 B1, l'aiguille est commandée par une pièce de pous- sée par l'intermédiaire d'un piston de soupape. Le piston de soupape est guidé dans une partie de soupape fixée au corps de l'injecteur. L'axe de symétrie du piston de la soupape ne correspond pas nécessairement en pratique avec l'axe de l'aiguille. Cela peut entraîner une forte usure du guidage de l'aiguille ainsi. De plus, le contact entre la pièce de poussée et le corps de l'injecteur peut produire des variations de frottement en fonc- tionnement qui détériorent le comportement de l'injecteur notamment aux faibles pressions de la rampe commune. La présente invention a pour but d'améliorer la durée de vie des injecteurs connus en appliquant des moyens simples. L'injecteur selon l'invention doit en outre pouvoir se fabriquer de manière peu coûteuse. Ce problème est résolu dans un injecteur de type défini ci- dessus, caractérisé en ce que l'extrémité de l'aiguille tournée vers le piston de soupape pénètre dans un manchon de guidage qui reçoit l'extrémité du piston de soupape tournée vers l'aiguille ou une tige poussoir commandée par le piston de soupape. Avantages de l'invention Pour augmenter la durée de vie de l'injecteur, l'extrémité du piston de soupape ou d'une tige poussoir commandée par le piston de soupape, du côté de l'aiguille, est guidée coaxialement à l'axe de symétrie de l'aiguille. Ainsi, la force de fermeture est toujours induite de manière centrée dans l'aiguille, ce qui évite tout couple de basculement gênant qui serait exercé sur l'aiguille. La pièce de poussée utilisée dans les injecteurs connus peut ainsi être supprimée. On évite dans ces conditions les varia- tions de friction, gênantes évoquées ci-dessus. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le piston de soupape, allongé dans les injecteurs connus, est divisé en un piston de soupape court qui reçoit les forces hydrauliques venant de la chambre de commande et assure l'étanchéité de la chambre de commande par rapport à la zone basse pression et une tige poussoir servant à trans- mettre les efforts du piston de soupape à l'aiguille de buse. La disposition basculante de la tige poussoir s'obtient par exemple en rétrécissant l'extrémité de la tige poussoir du côté tourné vers le piston de soupape. Le problème énoncé ci-dessus est résolu en ce que le piston de soupape, en dessous de son guidage dans la pièce de soupape, peut dévier élastiquement par rapport à son axe de symétrie défini par l'axe de symétrie d'un moyen de guidage dans la pièce de soupape. Si l'élasticité en flexion du piston de soupape est en elle-même suffisamment faible, le piston de soupape peut s'utiliser de manière inchangée dans l'injecteur selon l'invention. Si l'élasticité en flexion du piston de soupape et ainsi également la force nécessaire à dévier par rapport à l'extrémité du côté de l'aiguille de buse sont trop importantes, alors le piston de soupape sera rétréci en dessous de son moyen de guidage dans la pièce formant sou- pape pour diminuer son élasticité en flexion. L'élasticité en flexion permet un léger débattement de l'extrémité du piston de soupape du côté de l'aiguille par rapport à son axe de symétrie vers l'axe de symétrie de l'aiguille. Cela garantit qu'un éventuel désaxage entre la pièce de soupape et l'aiguille de buse puisse être compensé. Cela assure également que la force de fermeture soit toujours induite de manière centrée dans l'aiguille de buse évitant un couple de basculement gênant qui s'exercerait sur l'aiguille de buse. Le problème énoncé ci-dessus est également résolu en ce que le piston de soupape comporte de manière centrée un perçage borgne tourné vers l'extrémité de l'aiguille de buse dans lequel vient l'extrémité de la tige poussoir ou du piston de soupape. Cela garantit que la force de fermeture soit induite de manière centrée dans l'aiguille de buse. Le problème énoncé ci-dessus est encore résolu en ce que l'extrémité de l'aiguille tournée vers le piston de soupape comporte un bossage de pression qui pénètre dans un manchon de guidage recevant d'autre part l'extrémité de la tige de poussée ou du piston de soupape, tournée vers l'aiguille. Cela garantit que la force de fermeture soit induite de manière centrée dans l'aiguille de buse. Un autre mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce qu'entre le manchon de guidage et le ressort de buse, la face frontale du manchon de guidage du côté opposé à celle de l'aiguille, comporte une rondelle d'appui servant d'appui au ressort. La rondelle d'appui permet d'induire la force de fermeture du ressort de buse dans l'aiguille. Le ressort de buse sert à exercer une force d'obturation définie sur l'aiguille même lorsque le système est sans pression. Un autre mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce que le manchon de guidage comporte sur sa face frontale non tournée vers l'aiguille, une collerette servant d'appui au ressort de buse. La collerette permet d'induire la force de fermeture du ressort de buse dans l'aiguille. Un autre mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce que les dimensions de la face frontale du manchon de buse à l'opposé de l'aiguille sont adaptées aux dimensions du ressort de buse. Ainsi, la force de fermeture du ressort de buse est induite dans l'aiguille sans réaliser de collerette et sans utiliser de rondelle d'appui. La force de précontrainte du ressort de buse peut se régler par l'épaisseur de la rondelle, l'épaisseur de la collerette, la longueur du manchon de gui- dage ou par une autre rondelle de réglage placée entre le ressort de buse et son appui dans le corps de l'injecteur. Un autre mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce que le manchon de guidage comporte une cavité cylin- drique dans sa face frontale tournée vers l'aiguille. Cette cavité sert à rece- voir une extrémité de l'aiguille. Un autre mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce qu'entre l'aiguille de buse et la tige poussoir ou le piston de soupape, on place une pièce de réglage. L'utilisation de pièce de réglage classée permet d'ajuster la course de l'aiguille. Selon d'autres développements de l'invention, on peut pré- voir que le piston de soupape coopère axialement avec une tige poussoir qui peut légèrement pivoter par rapport à l'axe longitudinal du piston de soupape; dans ce cas l'extrémité du piston de soupape tournée vers l'aiguille de buse comporte un perçage borgne recevant une extrémité ré- trécie de la tige poussoir. De plus, l'extrémité du piston de soupape tour- née vers l'aiguille de buse peut se débattre dans la direction radiale, élas- tiquement par rapport à l'axe de symétrie du piston de soupape. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre en coupe longitudinale la partie supérieure d'un in- jecteur selon l'invention, - la figure 2 montre en coupe longitudinale la partie inférieure de l'injecteur de la figure 1, - les figures 3 à 6 montrent différentes variantes de centrage du piston de soupape par rapport à l'aiguille de la buse selon les coupes longitu- dinales, - les figures 7 à 9 montrent trois variantes différentes pour induire la force de ressort dans le manchon de guidage. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre la partie supérieure d'un corps d'injecteur 1. Une pièce de soupape 2 est fixée dans le corps d'injecteur 1. La pièce 2 comporte un perçage borgne 9, central. Un perçage d'évacuation 3, central est réalisé à partir de la surface d'extrémité du perçage borgne 9. De plus, un perçage d'alimentation 4 débouche dans le perçage borgne 9. La zone d'embouchure ou des perçages 3 et 4 du per- çage borgne 9 constitue une chambre de commande. Aussi longtemps que le perçage de sortie 3 est fermé et que la chambre de commande est rem- plie de carburant à haute pression arrivant par le perçage d'alimentation 4, l'injecteur est fermé. Lorsque la chambre de commande est évacuée par le perçage de sortie 3 dans une chambre de décharge non représentée, l'injecteur s'ouvre. La chambre de commande est délimitée par la surface frontale d'un piston de soupape 6. Un trou borgne 7 est réalisé dans le côté du piston de soupape 6 non tourné vers la chambre de commande. Le trou borgne 7 reçoit l'extrémité d'une tige poussoir 8 de façon que la tige 8 puisse s'incliner légèrement par rapport au piston de soupape 6. La figure 2 montre la partie inférieure de l'injecteur dont la partie supérieure est représentée à la figure 1. A l'extrémité du corps 1 de l'injecteur se trouve un corps de buse 10, bloqué à l'aide de deux broches 11, 12 et fixé à l'aide d'un écrou de serrage 13. Le corps de buse 10 reçoit une aiguille d'injecteur 14 mobile en coulissement axial. L'extrémité de l'aiguille de buse représentée coupée à la figure 2 commande l'ouverture et la fermeture d'orifice d'éjection non représentés à la figure 2 pour permet- tre une injection dosée de carburant à haute pression dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. L'autre extrémité de l'aiguille d'injecteur 14 est en forme de bossage de poussée 15. Le bossage de poussée 15 est logé dans un man- chon de guidage 16. L'aiguille 14 est couplée à la tige-poussoir 8 par le manchon de guidage 16. Entre la tige poussoir 8 et le bossage de poussée de l'aiguille 14 on a une pièce de réglage 19. La pièce de réglage 19 permet de régler la course de l'aiguille d'injecteur 14. Un ressort de buse 18 est précontraint dans le corps 1 de l'injecteur à l'aide de la rondelle de réglage 17 contre le manchon de gui- dage 16. La rondelle de réglage 17 et le manchon de guidage 16 permet- tent de transmettre la force de précontrainte du ressort de buse 18 à l'aiguille 14. On règle la force de précontrainte du ressort 18 par l'épaisseur de la rondelle de réglage 17. Les figures 3 à 6 montrent différentes variantes de centrage des pistons de soupape 6 et des tiges de poussoir 8 par rapport à l'aiguille 14. Selon la variante de la figure 3, à l'extrémité de l'aiguille 14 on a un bossage de poussée 15 entouré par un épaulement 20. Le diamè- tre de la tige poussoir 8 ou du piston 6 porte la référence di. Le diamètre du bossage de poussée 15 porte la référence d2 et le diamètre de l'aiguille 14 la référence d3. Dans la variante de réalisation de la figure 4, l'extrémité de l'aiguille 14 ne comporte pas de bossage de poussée. Au lieu de cela, l'extrémité du manchon de guidage 16 est formée intérieurement d'un bossage ou d'un épaulement périphérique 22 constituant une surface d'appui pour l'aiguille 14. Dans les variantes des figures 5 et 6, on a combiné les deux solutions des figures 3 et 4. La différence entre les variantes des figures 5 et 6 est que le manchon de guidage 16 s'appuie sur des surfaces différen- tes de la face frontale de l'aiguille d'injecteur 14. Dans la variante repré- sentée à la figure 5, la surface d'appui porte la référence 24. Dans la variante représentée à la figure 6, la surface d'appui porte la référence 26. Les dimensions du manchon de guidage 16 et de l'aiguille 14 sont choisies dans la zone d'extrémité pour éviter en toute sécurité un état hyperstati- que lorsque l'injecteur est monté. Les figures 7 à 9 montrent trois variantes pour induire la force du ressort de buse dans le manchon de guidage 16. Dans la variante de la figure 7, on a une rondelle de réglage 17 entre le manchon de guidage 16 et le ressort 18. La rondelle de réglage 17 permet de transférer la force de pression du ressort 18 au manchon de guidage 16. Dans la variante représentée à la figure 8, le manchon de guidage 16 comporte une collerette 28 pour la même fonction que ci- dessus. La collerette 28 fait corps avec le manchon de guidage 16. Cela simplifie le montage de l'injecteur selon l'invention mais présente l'inconvénient que si l'on veut se servir de l'épaisseur de la collerette 28 pour régler la force de précontrainte du ressort, il faut remplacer chaque fois l'ensemble du manchon de guidage 16. Dans la variante représentée à la figure 9, les dimensions du manchon de guidage 16 sont adaptées en section à celles du ressort de buse 18. Cela permet de supprimer à la fois la rondelle de réglage et la réalisation d'une collerette sur le manchon de guidage 16. La base de la présente invention est le guidage coaxial réci- proque de l'extrémité du piston de soupape du côté de l'aiguille de buse ou de la tige poussoir et de l'aiguille de buse. Le piston de soupape est muni d'un perçage borgne partant de sa face inférieure selon un premier mode de réalisation. La tige pous- soir est rétrécie à son extrémité supérieure et cette partie rétrécie est logée dans le perçage borgne du piston de soupape. Cela permet à l'axe de la tige de commande de dévier d'un angle limité par rapport à l'axe de sou- pape. Dans un second mode de réalisation, on renonce à la sépa- ration entre le piston de soupape 6 et la tige poussoir 8 et au lieu de cela, on utilise l'élasticité en flexion du piston de soupape pour dévier son ex- trémité située du côté de l'aiguille par rapport à l'axe de symétrie du pis- ton de soupape et le conduire vers l'axe de symétrie de l'aiguille de buse. Dans la réalisation de l'aiguille avec un bossage de poussée, on engage sur celui-ci un manchon de guidage plus long que le bossage de poussée. L'extrémité inférieure de la tige poussoir se loge dans ce man- chon de guidage. Cela garantit que la force de fermeture soit induite de manière centrée dans l'aiguille d'injecteur. En variante, l'aiguille d'injecteur peut comporter à la place de ce bossage de poussée, un perçage borgne centré dans lequel pénètre l'extrémité inférieure de la tige poussoir. Cela permet le centrage du point d'attaque de la force sans nécessiter de manchons de guidage supplé- mentaires. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de rampe commune pour injecter du carburant dans un sys- tème d'injection à rampe commune d'un moteur à combustion interne comprenant un corps d'injecteur (1) communiquant avec un réservoir central à haute pression et dans lequel coulisse axialement une aiguille de buse (14) coopérant avec un piston de soupape (6) guidé dans une pièce de soupape (2), caractérisé en ce que l'extrémité de l'aiguille (14) tournée vers le piston de soupape (6) pénètre dans un manchon de guidage (16) qui reçoit l'extrémité du piston de sou- pape (6) tournée vers l'aiguille (14) ou une tige poussoir (8) commandée par le piston de soupape (6). 2 ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille de buse (14) et le manchon de guidage (16) constituent un en- semble de sorte que dans l'extrémité de l'aiguille de buse (14) tournée vers le piston de soupape (6), au centre de cette extrémité il y a un perçage borgne recevant l'extrémité du piston de soupape (6) ou de la tige poussoir (8), tournée vers l'aiguille de buse (14). 3 ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de soupape (6) ou la tige poussoir (8) et le manchon de guidage (16) forment un ensemble tel que dans l'extrémité du piston de soupape (6) ou de la tige poussoir (8) tournée vers l'aiguille de buse, il y a au centre un perçage borgne dans lequel pénètre l'extrémité de l'aiguille (14) tournée vers le piston de soupape (6). 4 ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un bossage de pression (15) est réalisé à l'extrémité de l'aiguille de buse (14) tournée vers le piston de soupape (6), ce bossage pénétrant dans le manchon de guidage (16) ou dans le perçage borgne centré réalisé dans l'extrémité du piston de soupape (6) ou de la tige poussoir (8), tournée vers l'aiguille de buse. ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé par une rondelle d'appui prévue entre le manchon de guidage (16) et un res- sort de buse (18), sur la face frontale du manchon de guidage (16) à l'opposé de l'aiguille (14), cette rondelle constituant un appui pour le res- sort de buse (18). 6 ) Injecteur de rampe commune selon la revendications 1, caractérisé en ce que le manchon de guidage (16) comporte une collerette (28) sur sa face fron- tale non tournée vers l'aiguille de buse (14), cette collerette constituant un appui pour le ressort de buse (18). 7 ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions du manchon de guidage (16) sur sa face frontale non tour- née vers l'aiguille de buse (14) sont adaptées aux dimensions du ressort de buse (18). 8 ) Injecteur de rampe commune selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 7, caractérisé en ce que le manchon de guidage (16) comporte une cavité cylindrique (22) dans sa face frontale tournée vers l'aiguille de buse (14). 9 ) Injecteur de rampe commune selon la revendications 1, caractérisé par une pièce de réglage (19) entre l'aiguille de buse (14) et le piston de sou- pape (6) ou la tige poussoir (8). 10 ) Injecteur de rampe commune selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que le piston de soupape (6) coopère axialement avec une tige poussoir (8) qui peut légèrement pivoter par rapport à l'axe longitudinal du piston de sou- pape (6). 11 ) Injecteur de rampe commune selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'extrémité du piston de soupape (6) tournée vers l'aiguille de buse (14) comporte un perçage borgne (7) recevant une extrémité rétrécie de la tige poussoir (8). 12 ) Injecteur de rampe commune selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caracterise en ce que l'extrémité du piston de soupape (6) tournée vers l'aiguille de buse (14) peut se débattre dans la direction radiale, élastiquement par rapport à l'axe de symétrie du piston de soupape (6).