Brevet FR2798165A1 — publié le 20010309

L'invention concerne une soupape d'injection de carburant d'un système pompe-canalisation-injecteur prévu pour un moteur à combustion interne, comportant un porte-injecteur et une aiguille d'injecteur, qui est guidée de manière à être déplaçable longitudinalement dans le corps de l'injecteur à I'encontre d'un ressort de pression, une chambre de pression entourant l'aiguille d'injecteur et une canalisation d'amenée débouchant dans la chambre de pression. D'après le document allemand DE 44 41 603 A1 on connaît un tel système pompe-canalisation-injecteur, dans lequel du carburant entraîné par une pompe d'injection de carburant parvient par l'intermédiaire d'une canalisation d'injection dans une soupape d'injection de carburant. En outre d'après la revue MTZ Motortechnische Zeitschrift 57 (1996)4, Figure 17, on connaît une soupape d'injection de carburant, dans laquelle une aiguille d'injecteur chargée par un ressort est guidée de manière à être déplaçable longitudinalement dans un corps d'injecteur, cette aiguille étant entourée par une chambre de pression, dans laquelle débouche une canalisation d'amenée. L'aiguille d'injecteur est reliée par l'intermédiaire d'une tige de compression à un axe de compression qui prend appui sur un ressort de pression. Dans le cas de cet ensemble dit à deux ressorts et porte-injecteur, une injection étagée ou échelonnée est réalisée étant donné que tout d'abord un seul des deux ressorts de pression agit mais ensuite les deux ressorts de pression agissent. Avec des dispositions de ce type, on peut obtenir des réductions importantes de bruit. L'invention a pour but de permettre l'obtention d'une allure de la pression d'injection qui réduit les émissions d'oxydes d'azote et des bruits, dans une soupape d'injection de carburant à l'aide des dispositions commandant le retour du carburant. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'une soupape d'injection de carburant du type indiqué plus haut, caractérisée en ce qu'un piston de détente de pression, qui agit en tant que soupape de commande et commande le retour du carburant, est disposé dans le porte- injecteur de manière à être déplaçable longitudinalement, sur le côté arrière de l'aiguille d'injecteur, dans une canalisation de retour qui s'étend en déri- vation à partir de la canalisation d'amenée et est reliée à un réservoir de carburant. Grâce à la disposition d'un piston de détente de pression inséré dans la canalisation de retour et agissant en tant que soupape de commande, on peut réduire la pression d'injection dans une zone définie de la courbe de variation de la pression, au moyen d'une liaison d'écoulement de brève durée entre la canalisation d'amenée et la canalisation de retour aboutissant au réservoir, et réduire par conséquent la quantité de carburant injectée pendant cette phase, de sorte que l'on peut réduire de cette manière le bruit et les émissions d'oxydes d'azote ainsi que la consommation de carburant d'un moteur diesel à combustion interne. Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston de détente de pression comporte un dispositif à perçages, au moyen duquel la canalisation d'amenée peut être reliée à la canalisation de retour aboutissant au réservoir, pour une pression d'ouverture produite par la pompe d'injection. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif à perçages du piston de détente de pression est constitué par un perçage central, qui possède un étranglement, ainsi que par un perçage transversal, qui s'étend en dérivation à partir du perçage central, et le porte-injecteur contient une gorge annulaire de commande, qui coopère avec le perçage transversal et est reliée à la canalisation de retour aboutissant au réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans sa position de départ, le piston de détente de pression est repoussé contre son siège par un ressort et, dans la zone de son siège, délimite une chambre de pression qui est reliée par l'intermédiaire de la canalisation d'amenée à la canalisation de retour par l'intermédiaire d'un premier tronçon de canalisation disposé coaxialement au perçage central, et un second tronçon de la canalisation de retour s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la gorge de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, une tige d'actionnement agissant en tant que tringlerie de liaison est prévue entre le piston de détente de pression et l'aiguille d'injecteur et le piston de détente de pression peut être repoussé par un ressort sur la tige d'actionnement et un premier tronçon de la canalisation de retour, qui s'étend en dérivation à partir de la canalisation d'amenée, pénètre latéralement dans la zone, qui est proche du siège, du piston de détente de pression et un second tronçon de la canalisation de retour s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la gorge de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, une tige d'actionnement, qui agit en tant que tringlerie de liaison, est disposée entre le piston de détente de pression et l'aiguille d'injecteur, et un premier tronçon de la canalisation de retour pénètre latéralement dans la zone, proche du siège, du piston de détente de pression, et un second tronçon, qui part de la gorge de commande, de la canalisation de retour est relié à une chambre à basse pression qui est limitée par le piston de détente de pression et à partir de laquelle s'étend radialement vers l'extérieur un tronçon de canalisation qui agit en tant qu'étranglement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 représente, sous la forme d'une coupe longitudinale, une soupape d'injection de carburant selon l'invention comportant un piston de détente de pression, dont la pression est commandée; - la Figure 2 représente une soupape d'injection de carburant selon l'invention comportant un piston de détente de pression commandée mécaniquement; - la Figure 3 représente une autre forme de réalisation d'une soupape d'injection de carburant selon l'invention; et - les Figures 4a-c représentent le piston de détente de pression dans différentes positions, à une échelle fortement accrue. Une soupape d'injection de carburant 1 pour un système à pompe- canalisation-injecteur, non représenté de façon détaillée, d'un moteur diesel à combustion interne est constituée par exemple par une aiguille d'injecteur 4, qui est guidée de manière à être déplaçable longitudinalement dans un corps d'injecteur 2 à l'encontre d'un ressort de pression 3, et par un porte- injecteur 5, qui est serré par un écrou de serrage d'injecteur 6 sur le corps d'injecteur 2. L'aiguille d'injecteur 4, qui comporte un épaulement de serrage 4a, est entourée par une chambre de pression 7, dans laquelle débouche une canalisation d'amenée 8. Entre son côté d'entrée 9 au niveau du porteinjecteur 5 au-dessus d'une chambre 10 du ressort de pression 3, qui prend appui sur l'aiguille d'injecteur 4, et la chambre de pression 7, la canalisation d'amenée 8 s'étend conformément à la Figure 1 tout d'abord transversalement, puis verticalement dans le porte-injecteur 5 et dans un disque intercalaire 11 et finalement s'étend obliquement jusqu'à la chambre de pression 7. Dans le porte-injecteur 5 est disposé un perçage de logement 12, dans lequel un piston de détente de pression 13 chargé par un ressort est guidé de manière à être déplaçable longitudinalement avec un dispositif à perçages 14. Le dispositif à perçages 14 se compose d'un perçage central 14a pourvu d'un étranglement 15 et d'un perçage transversal 14b relié au perçage 14a. Le perçage de réception 12 est relié par l'intermédiaire d'un premier tronçon 16a d'une canalisation de retour 16 à la partie transversale 8a de la canalisation d'amenée 8, le tronçon de canalisation 16a étant coaxial au perçage central 14a. Le perçage de réception 12 contient une gorge de commande 17 à partir de laquelle s'étend un second tronçon de canalisation 16b, qui s'étend transversalement par rapport au porte-injecteur, et ce jusqu'au côté de sortie 18, et qui constitue la liaison de raccordement pour la canalisation de retour 16 qui aboutit à un réservoir non représenté de façon détaillée. Le piston de détente de pression 13, qui agit en tant que soupape de commande, est repoussé contre son siège 20 par un ressort 19. Cette position correspond à la position de départ, dans laquelle le perçage transversal 14b du piston de détente de pression 13 est situé à une faible distance au-dessous de la gorge de commande 17 qui coopère avec le perçage transversal 14b. Dans la soupape d'injection de carburant 1 selon la Figure 2, entre le piston de détente de pression 13 et l'aiguille d'injecteur 4 est prévue une tige d'actionnement 21, qui agit en tant que tringlerie de liaison et au moyen de laquelle le piston de détente de pression 13 peut être actionné. Un premier tronçon transversal 16c de la canalisation de retour 16 s'étend en dérivation légèrement en arrière du côté d'entrée 9 de la canalisation d'amenée 8 et aboutit latéralement au perçage de réception 12 situé dans la zone, proche du siège, du piston de détente de pression 13. La soupape d'injection de carburant 1 de la Figure 3 possède approximativement le même agencement que celle de la Figure 2, et la canalisation de retour 16 est constituée par un tronçon de canalisation 16d en forme de U, qui s'étend à partir de la gorge de commande 17 et qui conduit dans une chambre à basse pression 22, qui est délimitée par la face frontale 13a du piston de détente de pression 13 et est reliée au côté de sortie 18 par l'intermédiaire d'un tronçon de canalisation 16e agissant en tant qu'étranglement. Fonctionnement de la soupape d'injection de carburant 1 des Figures 1 et 4a-c, équipée du piston de détente de pression 13: Aussi bien la partie formant injecteur de la soupape d'injection de carburant 1 que le côté inférieur du piston de détente de pression 13 sont chargés par la pression produite par la pompe d'injection. À partir d'un niveau déterminé de pression, I'aiguille d'injecteur 4 s'écarte de son siège et l'opération d'injection commence. Le début correspondant du déplacement du piston de détente de pression 13 est réglé au moyen de la précontrainte du ressort 19 du piston. Lorsque le piston de détente de pression 13 est dans la position de départ ou position de repos, le retour du carburant au réservoir est interrompu (Figures 1 à 4a). Dès que le piston de détente de pression 13 commence à se déplacer, après une course à vide définie, la liaison avec le côté de retour est établie (Figure 4b) par l'intermédiaire du perçage transversal 14b et de la gorge de commande 14. De ce fait la pression dans le système est réduite en fonction du diamètre de l'étran- glement 15, ce qui correspond au début du retour ou reflux du carburant. À partir d'une course déterminée de déplacement du piston de détente de pression 13, la liaison de retour entre le perçage transversal 14b et la gorge de commande 17 est interrompue et la phase de retour ou de reflux est terminée (Figure 4c). Sur la Figure 2 on a représenté une forme de réalisation, dans laquelle la charge par une pression de la face inférieure du piston de détente de pression 13 est déclenchée par le déplacement d'ouverture de l'aiguille d'injecteur 4. Cette disposition garantit que le retour ou le reflux intervient uniquement après l'ouverture de l'injecteur. Dans cette forme de réalisation, le ressort 19 du piston peut être agencé de manière à être nettement plus souple. Dans la forme de réalisation représentée sur la Figure 3, le circuit de retour, qui part de la gorge de commande 17, est agencé différemment. L'étranglement supplémentaire 16e utilisé ici influe sur la vitesse de déplacement du piston de détente de pression 13. REVE N D I CATIONS 1. Soupape d'injection de carburant d'un système pompe-canalisation- injecteur prévu pour un moteur à combustion interne, comportant un porte- injecteur et une aiguille d'injecteur, qui est guidée de manière à être déplaçable longitudinalement dans le corps de l'injecteur à l'encontre d'un ressort de pression, une chambre de pression entourant l'aiguille d'injecteur et une canalisation d'amenée débouchant dans la chambre de pression, caractérisée en ce qu'un piston de détente de pression (13), qui agit en tant que soupape de commande et commande le retour du carburant, est disposé dans le porte-injecteur (5) de manière à être déplaçable longitudi- nalement, sur le côté arrière de l'aiguille d'injecteur (4), dans une canalisation de retour (16) qui s'étend en dérivation à partir de la canali- sation d'amenée (8) et est reliée à un réservoir de carburant. 2. Soupape d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de détente de pression (13) comporte un dispositif à perçages (14), au moyen duquel la canalisation d'amenée peut être reliée à la canalisation de retour (16) aboutissant au réservoir, pour une pression d'ouverture produite par la pompe d'injection. 3. Soupape d'injection de carburant selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif à perçages (14) du piston de détente de pression (13) est constitué par un perçage central (14a), qui possède un étranglement (15), ainsi que par un perçage transversal (14b), qui s'étend en dérivation à partir du perçage central, et que le porte-injecteur (5) contient une gorge annulaire de commande (17), qui coopère avec le perçage transversal (14b) et est reliée à la canalisation de retour (16) aboutissant au réservoir. 4. Soupape d'injection de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce que dans sa position de départ, le piston de détente de pression (13) est repoussé contre son siège par un ressort (19) et, dans la zone de son siège, délimite une chambre de pression qui est reliée par l'intermédiaire de la canalisation d'amenée (8) à la canalisation de retour (16) par l'intermédiaire d'un premier tronçon de canalisation (16a) disposé coaxialement au perçage central (14a), et qu'un second tronçon (13b) de la canalisation de retour s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la gorge de commande (17). 5. Soupape d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une tige d'actionnement (21) agissant en tant que tringlerie de liaison est prévue entre le piston de détente de pression (13) et l'aiguille d'injecteur (4) et que le piston de détente de pression (13) peut être repoussé par un ressort (19) sur la tige d'actionnement (21) et qu'un premier tronçon (13a) de la canalisation de retour (16), qui s'étend en dérivation à partir de la canalisation d'amenée (8), pénètre latéralement dans la zone, qui est proche du siège, du piston de détente de pression (13) et qu'un second tronçon (16b) de la canalisation de retour (16) s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la gorge de commande (17). 6. Soupape d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une tige d'actionnement (21), qui agit en tant que tringlerie de liaison, est disposée entre le piston de détente de pression (13) et l'aiguille d'injecteur (4) et qu'un premier tronçon (16c) de la canalisation de retour (16) pénètre latéralement dans la zone, proche du siège, du piston de détente de pression (13) et qu'un second tronçon (16c), qui part de la gorge de commande (17), de la canalisation de retour (16) est relié à une chambre à basse pression (22) qui est limitée par le piston de détente de pression (13) et à partir de laquelle s'étend radialement vers l'extérieur un tronçon de canalisation (16a) qui agit en tant qu'étranglement.