Brevet FR2805570A1 — publié le 20010831

Etat de la technique L'invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne comportant au moins deux parties de corps d'injecteur s'appliquant l'une contre l'autre par chaque fois une surface d'appui, et qui sont pressées l'une contre l'autre par un dispositif, un canal d'alimentation étant réalisé dans les parties de corps, ce canal traversant les surfaces d'appui en passant de la partie de corps dans la partie de corps appliquée contre celle-ci, et les surfaces d'appui des parties de corps étant appliquées l'une contre l'autre dans la zone entourant le passage du ca- nal d'alimentation et formant à cet endroit une surface d'étanchéité. Dans le cas d'un tel injecteur de carburant connu selon le document PCT 96/02378, le corps comporte un perçage central logeant un organe d'obturation en forme de piston, coulissant longitudinalement. L'extrémité de l'organe d'obturation du côté de la chambre de combustion forme une surface d'étanchéité coopérant avec le siège de soupape réa- lisé à l'extrémité du perçage central du côté de la chambre de combustion, pour commander au moins une ouverture d'éjection (injection). L'organe d'obturation est serré par un dispositif en forme d'écrou de serrage, dans la direction axiale contre le support de l'injecteur. Un rétrécissement de l'organe d'obturation en di- rection de la chambre de combustion forme sur l'organe d'obturation un épaulement de poussée qui se trouve dans une chambre de pression réalisée dans le corps de l'injecteur; cette chambre peut se remplir avec du carburant provenant d'un canal d'alimentation du corps de l'injecteur et du sup- port. Le canal d'alimentation traverse la surface de contact du corps de l'injecteur et du support et l'étanchéité est as- surée par la force d'application exercée par l'écrou de ser- rage. Pour avoir une pression suffisante au niveau du passage du canal d'alimentation et réaliser ainsi l'étanchéité, il faut roder les surfaces frontales avec une grande précision, ce qui est très compliqué et de ce fait très coûteux. Pour augmenter l'étanchéité, il faut augmenter la pression d'application du corps de l'injecteur contre son support. Mais cela n'est souhaité que dans la zone du passage du canal d'alimentation, car si l'écrou exerce une force trop importante sur le corps de l'injecteur, cela déforme le corps, ce qui se répercute de manière gênante sur le guidage de l'organe d'obturation dans le perçage du corps de l'injecteur. Une augmentation locale de la pression au niveau du point de passage du canal d'alimentation n'est de ce fait pas possible avec les réalisations connues. Avantages de 1' invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'au moins un en- droit du canal d'alimentation d'au moins une partie de corps d'injecteur, comporte à une certaine distance de la surface d'appui de cette partie de corps d'injecteur, un élargisse- ment radial. L'injecteur selon les caractéristiques de l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la tech- nique, que la pression hydraulique exercée par le carburant dans le canal d'alimentation sert à augmenter la force d'application entre les surfaces d'appui des deux parties du corps de l'injecteur au niveau du passage du canal d'alimentation. Grâce à un élargissement radial du canal d'alimentation à proximité des surfaces d'appui des parties du corps de l'injecteur, la force hydraulique du carburant du canal d'alimentation crée une extension de l'élargissement radial dans la direction axiale du canal. Si les parties du corps de l'injecteur sont par exemple le corps proprement dit et son support, la face frontale tournée vers le corps de l'injecteur de l'élargissement radial réalisé dans le support est pressée en direction du corps de l'injecteur. Cela aug- mente la force d'application entre le corps de l'injecteur et son support au niveau de la surface d'appui, dans la zone de traversée du canal d'alimentation; cela donne une meilleure étanchéité du canal d'alimentation et permet des tolérances moins strictes de la qualité des surfaces d'appui. On peut prévoir pour cela dans les deux parties du corps de l'injecteur s'appuyant l'une contre l'autre, un tel élargis- sement radial dans le canal d'alimentation, ou dans l'une seulement des deux parties du corps de l'injecteur.5 De préférence, la distance entre l'élargissement radial et la surface d'appui du corps d'injecteur est infé- rieure à 2 mm. Selon un développement avantageux de l'invention, l'élargissement radial est réalisé sous la forme d'une rai- nure annulaire entourant le canal d'alimentation. Cela permet une fabrication simple et peu coûteuse et assure ainsi la réalisation de l'élargissement radial avec une symétrie de rotation pour une même pression d'application régulière au niveau de la traversée du canal d'alimentation par les surfa-15 ces de contact des parties du corps de l'injecteur. De façon avantageuse, les arêtes de passage entre le canal d'alimentation et l'élargissement radial sont arron- dies pour qu'il engendre pas de turbulences dans la veine de carburant traversant le canal d'alimentation. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'élargissement radial a un diamètre maximum correspondant à 1,5-2,5 fois le diamètre du canal d'alimentation et de préférence de l'ordre de 2 fois. Dessins La présente invention sera décrite de manière plus détaillée ciaprès à l'aide d'un exemple de réalisation d'un injecteur de carburant représenté dans les dessins an- nexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 2 montre un agrandissement de la zone de traver- sée du canal d'alimentation au niveau des surfaces de con- tact des deux parties du corps de l'injecteur, - la figure 3 montre un autre agrandissement de la partie représentée à la figure 2 dans la zone des élargissements radiaux. Description d'un exemple de réalisation La figure 1 est une coupe longitudinale d'un in- jecteur de carburant appliqué à un système d'injection à rampe commune. Une partie réalisée comme corps 3 de l'injecteur est serrée à l'aide d'un dispositif 4 en forme d'écrou-chapeau, axialement contre une seconde partie réali- sée comme corps de fixation de l'injecteur 1. Le corps 3 com- porte un perçage 7 dans lequel est réalisé au moins un orifice d'éjection 16 à l'extrémité tournée vers la chambre de combustion pour permettre d'injecter du carburant directe- ment dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. Le perçage 7 reçoit une aiguille 5 en forme de pis- ton, guidée dans le segment du perçage 7 non tourné vers la chambre de combustion et qui se rétrécit du côté de la cham-15 bre de combustion pour former un épaulement de pression 11. L'extrémité de l'aiguille 5 du côté de la chambre de combus- tion forme une surface d'étanchéité 12 coopérant avec un siège de soupape 14 réalisé à l'extrémité du perçage 7 du cô- té de la chambre de combustion, pour commander au moins une ouverture d'éjection 16. L'épaulement de pression 11 est situé dans une chambre de pression 10 entourant l'aiguille 7; cette chambre de pression se transforme en un canal annulaire et arrive jusqu'au siège de soupape 14. La chambre de pression 10 re- çoit le carburant par l'intermédiaire d'un canal d'alimentation 8 réalisé dans le corps d'injecteur 3 et le corps de fixation d'injecteur 1; ce canal 8 est relié à un ajutage d'alimentation en carburant 20 prévu latéralement sur le corps de fixation 1, et passe dans une direction essen- tiellement parallèle à l'axe longitudinal du corps 1 et à travers le corps 3 jusqu'à y couper latéralement la chambre de pression 10. L'ajutage 20 est relié par une conduite de haute pression 52 à la chambre de haute pression de carburant ; cette chambre reçoit le carburant du réservoir 60 par une pompe à haute pression 56 et une conduite d'alimentation 54. Dans la chambre à haute pression de carburant 50, on maintient un certain niveau de pression de carburant; ce ni- veau est également maintenu dans le canal d'alimentation 8 de l'injecteur de carburant. Pendant le fonctionnement de l'injecteur de car- burant, il règne dans le canal d'alimentation 8 une pression de carburant élevée, si bien qu'il est important d'avoir une bonne étanchéité au niveau de la surface de contact entre le corps d'injecteur 3 et le corps de maintien d'injecteur 1 pour le fonctionnement correct de l'injecteur. Le corps 1 comporte un perçage de guidage 13 re- cevant une tige de poussée 6 mobile axialement. La tige de poussée 6 arrive en appui par sa face frontale tournée vers la chambre de combustion contre l'aiguille 5 et limite par sa surface frontale 28 à l'opposé de la chambre de combustion, une chambre de commande 26. Un organe d'étranglement d'entrée 22 relie la chambre de commande 26 au canal d'alimentation 8 et cette chambre peut être déchargée par un organe d'étranglement de sortie 24, ouvert ou fermé à l'aide d'une électrovanne 30. Par l'alimentation et l'évacuation réglables de carburant, on peut commander la pression du carburant dans la chambre de commande 26 et ainsi la force exercée sur la face frontale 28 à l'opposé de la chambre de combustion de la tige de poussée 6. Le fonctionnement de l'injecteur de carburant est le suivant: Lorsque l'injecteur est fermé, il règne dans le canal d'alimentation 8, la même pression de carburant que dans la chambre à haute pression de carburant 50 et ainsi également dans la chambre de pression 10. Comme au début, l'électrovanne 30 est fermée, le carburant de la chambre de commande 26 ne peut s'échapper à travers l'organe d'étranglement de sortie 24, si bien que la pression du car- burant régnant dans la chambre de commande 26 correspond à celle régnant dans le canal d'alimentation 8. Cela donne une force hydraulique dirigée dans la direction axiale du corps de maintien d'injecteur 1 qui presse la face frontale 28 de la tige de poussée 6, face opposée à la chambre de combustion et qui délimite la chambre de commande 26; cette force axiale pousse l'aiguille 5 par l'intermédiaire de la tige de poussée 6 avec sa surface d'étanchéité 12 contre le siège de soupape 14. La pression du carburant dans la chambre de pres- sion 10 engendre aussi une force hydraulique s'exerçant sur l'épaulement de pression 11 et s'opposant à la force de fer-5 meture de la tige de poussée 6. Comme la surface frontale 28 de la tige de poussée 6, du côté non tourné vers la chambre de combustion a une surface plus grande agissant dans la di- rection axiale que l'épaulement de poussée 11, la force hy- draulique agissant en direction de la chambre de combustion10 sur l'aiguille 5 est la plus grande, si bien que l'aiguille 5 reste en position de fermeture. Au début de l'opération d'injection, l'électrovanne 30 ouvre l'étranglement de sortie 24 de la chambre de commande 26; le carburant peut ainsi sortir de la chambre de commande 26. Comme l'étranglement de sortie 24 of- fre une perte de charge plus faible que l'étranglement d'alimentation 22, la pression du carburant diminue dans la chambre de commande 26. Il en résulte une réduction de la force hydraulique agissant sur la surface frontale 28 de la tige de poussée 6 à l'opposé de la chambre de combustion, jusqu'à ce que la force devienne inférieure à la force hy- draulique appliquée sur l'épaulement de pression 11. Sous l'effet de la force hydraulique appliquée à l'épaulement de pression 11, l'aiguille 5 se déplace dans la direction opposée à celle de la chambre de combustion et ain- si sa surface d'étanchéité 12 se soulève du siège de soupape 14. Ce mouvement éloigne également la tige de poussée 6 par rapport à la chambre de combustion jusqu'à ce que sa face frontale 28 arrive en appui contre l'extrémité du perçage de guidage 13 à l'opposé de la chambre de combustion et limite la course d'ouverture de l'aiguille 5. Le soulèvement de la surface d'étanchéité 12 libère au moins un orifice d'éjection 16 relié à la chambre de pression 10 et produit l'injection de carburant dans la chambre de combustion à travers l'orifice d'éjection 16. Pendant l'opération d'injection, du carburant arrive de la chambre à haute pression 50 par la conduite à haute pression 52 à travers le canal d'alimentation 8 dans la chambre de pression 10; la pression du carburant régnant dans la chambre de pression 10 reste ainsi à un niveau élevé. On commande la fin de l'injection par la fermeture de l'étranglement de sortie 24 par l'électrovanne 30. Le carburant arrive ainsi dans la chambre de commande 26 à travers l'étranglement d'alimentation 22 jusqu'à ce que la pression du carburant régnant dans la cham- bre de commande 26 atteigne le niveau de pression dans le ca- nal d'alimentation 8. La force hydraulique exercée sur la surface frontale 28 de la tige de poussée 6 à l'opposé de la chambre de combustion dépasse alors de nouveau la force hy- draulique exercée sur l'épaulement de pression 11, si bien que la tige de pression 6 se déplace en direction de la cham- bre de combustion et pousse ainsi l'aiguille 5 avec sa sur- face d'étanchéité 12 contre le siège de soupape 14 et ferme de nouveau le ou les orifices d'éjection 16. La figure 2 montre un agrandissement de la partie de l'injecteur de carburant correspondant au passage du canal d'alimentation 8 à travers la surface de contact entre le corps de fixation 1 et le corps de l'injecteur 3. A proximité de la surface d'appui 101 du corps 1 mais à une distance de cette surface, le canal d'alimentation 8 comporte un élargis- sement radial 40; de même dans la partie du canal d'alimentation 8 passant dans le corps d'injecteur 3, à proximité de sa surface d'appui 103. La pression régnant dans le canal d'alimentation 8 fait agir sur la surface de la pa- roi de l'élargissement radial 40, des composantes de force agissant à la fois dans la direction radiale et dans la di- rection axiale suivant l'axe longitudinal du canal d'alimentation 8. Les forces agissant dans la direction ra- diale se compensent du fait de la symétrie et ne produisent dans tous les cas qu'une légère extension radiale, sans si- gnification sur le plan technique de l'élargissement radial 40. Mais les forces agissant dans la direction axiale du ca- nal d'alimentation 8 provoquent une déformation de l'élargissement radial 40 suivant la direction axiale. Dans le cas de l'élargissement radial 40 réalisé dans le corps 1, l'épaulement de pression 140 tourné vers le corps 3 est pres- sé en direction du corps. Le même effet se produit au niveau du corps 3, dans son élargissement radial 40 avec l'épaulement de pression 140 tourné dans ce cas vers le corps 1. Dans ces conditions, la surface frontale 101 du corps de fixation 1 et la surface frontale 103 du corps d'injecteur 3 sont pressées l'une contre l'autre au niveau du passage du canal d'alimentation 8, ce qui garantit l'étanchéité du canal d'alimentation 8 au niveau du point de passage. Cette ampli- fication hydraulique de la force d'application du corps de fixation 1 et du corps d'injecteur 3 permet de réduire la force exercée par l'écrou de chapeau 4, ce qui déforme moins l'ensemble de l'injecteur de carburant. Les passages 42 du canal d'alimentation 8 vers l'élargissement radial 40 sont avantageusement arrondis. De la sorte, on engendre moins de turbulence que pour un passage à arête vive et le carburant peut passer sans être gêné à travers les extensions radiales. En variante de l'injecteur de carburant représen- té à la figure 1, on peut également prévoir de serrer le corps d'injecteur 3 avec interposition d'une rondelle dans la direction axiale contre le corps de fixation 1. Dans ce cas, l'élargissement radial selon l'invention peut être formée à chaque passage du canal d'alimentation 8 par une surface d'appui de deux parties du corps d'injecteur. On peut égale- ment prévoir de réaliser le corps de fixation 1 en plusieurs parties et dans ce cas, l'élargissement radial selon l'invention peut également se réaliser dans les différentes parties du corps de l'injecteur aux endroits de passage du canal d'alimentation 8. On peut également réaliser l'élargissement radial selon l'invention dans le canal d'alimentation 8 dans des in- jecteurs de carburant qui ne sont pas reliés à la chambre à haute pression de carburant dans laquelle règne le niveau de pression prédéterminé. Même si l'opération d'injection est commandée par le niveau de pression dans le canal d'alimentation 8, c'est-à-dire si la pression dans le canal d'alimentation 8 ne reste pas constante pendant l'opération d'injection, l'élargissement radial 40 correspondant permet d'augmenter la force d'application au niveau des points de passage du canal d'alimentation 8. Il est également possible de réaliser l'élargissement radial 40 selon l'invention uniquement dans une partie du corps de l'injecteur. Dans ce cas également, on augmente la force d'application au niveau du passage du canal d'alimentation 8 à travers la surface d'application des deux parties du corps de l'injecteur. Cette réalisation est par exemple intéressante si une partie du corps de l'injecteur telle qu'une rondelle placée entre le corps 3 et le corps 4 était trop mince pour constituer un élargissement radial 40 selon l'invention. L'extension radiale maximale de l'élargissement radial 40 est avantageusement de l'ordre de 1,5 à 2,5 fois le diamètre du canal d'alimentation 8 de préférence de l'ordre de 2 fois. La distance axiale de l'élargissement radial 40 par rapport à la surface frontale 101 ou la surface frontale 103 doit être inférieure à 2 mm pour obtenir une force d'application axiale suffisamment importante. R E V E N DI C A T I ON S 1 ) Injecteur de carburant pour un moteur à combustion in- terne comportant au moins deux parties de corps d'injecteur (1, 3) s'appliquant l'une contre l'autre par chaque fois une surface d'appui (101, 103), et qui sont pressées l'une contre l'autre par un dispositif (4), un canal d'alimentation (8) étant réalisé dans les parties de corps (1, 3), ce canal traversant les surfaces d'appui (101, 103) en passant de la partie de corps (1) dans la partie de corps (3) appliquée contre celleci, les surfaces d'appui (101, 103) des parties de corps (1, 3) étant appliquées l'une contre l'autre dans la zone entourant le passage du canal d'alimentation (8) et formant à cet en- droit une surface d'étanchéité, caractérisé en ce qu' au moins un endroit du canal d'alimentation (8) d'au moins une partie de corps d'injecteur (1, 3), comporte à une cer- taine distance de la surface d'appui (101, 103) de cette par- tie de corps d'injecteur (1, 3), un élargissement radial (40). 2 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élargissement radial (40) au moins unique du canal d'alimentation (8) est réalisé à proximité de la surface d'appui (101, 103) de la partie de corps d'injecteur (1, 3). 3 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance entre l'élargissement radial (40) et la surface d'appui (101, 103) du corps d'injecteur (1, 3) est inférieure à 2 mm. 4 ) Injecteur de carburant selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élargissement radial (40) est en forme de rainure annulaire périphérique réalisée dans le canal d'alimentation (8). ) Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élargissement radial (40) réalisé sous forme de rainure an- nulaire a une section arrondie. 6 ) Injecteur de carburant selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élargissement radial (40) a un diamètre maximum correspon- dant à 1,5-2,5 fois le diamètre du canal d'alimentation (8) et de préférence de l'ordre de 2 fois.