Brevet FR2797915A1 — publié le 20010302

La présente invention concerne un injecteur de carburant comprenant un corps, une aiguille coulissante dans le corps de l'injecteur, un organe d'actionnement contre le- quel s'appuie l'aiguille et un poussoir coopérant avec une chambre de commande de pression pour contrôler l'ouverture et la fermeture de l'aiguille par l'intermédiaire de l'organe d'actionnement. On connaît un tel injecteur de carburant selon le document DE 197 27 896 Al. L'ouverture et la fermeture de l'aiguille sont produites par les variations de la pression régnant dans la chambre de commande de pression. Il est prévu pour cela une électrovanne ouvrant et fermant un orifice de sortie de la chambre de commande de pression. Lorsque l'électrovanne est fermée, la pression régnant dans la cham- bre de commande de pression exerce une force sur un poussoir maintenant l'aiguille de l'injecteur fermée contre la force d'ouverture appliquée sur cette aiguille par le carburant qui l'entoure. Lorsque l'électrovanne s'ouvre, comme le fluide sous pression s'échappe de la chambre de commande de pres- sion, la pression régnant dans cette chambre diminue, si bien que la force engendrée par la pression sur le poussoir passe en dessous de la force d'ouverture exercée sur l'aiguille de l'injecteur; l'aiguille se soulève alors de son siège. Le carburant est ainsi injecté dans le cylindre correspondant d'un moteur à combustion interne. Pour optimiser le déroulement de la combustion du carburant injecté dans un cylindre, on peut effectuer une préinjection; selon cette préinjection, avant le début pro- prement dit de l'injection, on injecte une petite de quantité de carburant dans le cylindre. Cette petite quantité assure un préconditionnement de la chambre de combustion améliorant ainsi le rendement de la combustion, raccourcissant le retard à l'allumage de l'injection principale et diminuant les poin- tes de pression engendrées par la combustion. Les quantités de carburant injectées au cours de la préinjection sont tel- lement faibles que la rigidité propre de l'ensemble formé par l'aiguille de l'injecteur, son organe d'actionnement et le poussoir ont une grande influence sur la brièveté de l'ouverture nécessaire pour l'aiguille. Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet, un injecteur de carburant du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'un élément de ressort est monté entre le poussoir et l'aiguille d'injecteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: * l'élément de ressort est monté entre le poussoir et l'organe d'actionnement, ou entre celui-ci et l'aiguille; * une butée vue à partir de l'aiguille, se trouve devant l'élément de ressort; * l'organe d'actionnement comporte un manchon dont la face frontale tournée vers l'aiguille de l'injecteur forme une butée et l'élément de ressort est logé à l'intérieur du manchon; * la butée coopère avec une collerette de l'organe d'actionnement. Concernant l'élément de ressort, celui-ci peut être un ressort spirale, ou être formé: * par un paquet de ressorts Belleville, * par un ressort en caoutchouc, * ou encore par un manchon métallique muni d'encoches par- tant en alternance de côtés opposés du manchon métallique. L'injecteur selon l'invention offre l'avantage grâce au choix de la constante de ressort de l'élément de ressort, de pouvoir régler de manière pratiquement quelconque la rigidité propre de l'ensemble formé par l'aiguille de l'injecteur, son organe d'actionnement et son poussoir. En particulier sans modifier l'électrovanne, on peut obtenir un très faible volume pour la préinjection sans nécessiter pour cela d'électrovanne particulièrement rapide. En effet, une réduction de la pression dans la chambre de commande de pres- sion dans l'injecteur selon l'invention ne se traduit pas di- rectement par un soulèvement de l'aiguille par rapport à son siège, mais tout d'abord par une augmentation de la longueur de l'élément de ressort en direction de la chambre de com- mande de pression. Ce n'est qu'après extension de l'élément de ressort d'une certaine longueur que l'aiguille de l'injecteur se soulève de son siège. La pression d'ouverture qui agit sur l'aiguille comprime ainsi l'élément de ressort. Dès que l'électrovanne ferme de nouveau la chambre de com- mande de pression et qu'ainsi la pression augmente dans cette chambre, l'aiguille de l'injecteur se ferme de nouveau sans retard. Cela permet d'obtenir une faible quantité pour la préinjection sans nécessiter d'électrovannes à commutation particulièrement rapide. On a en outre une réalisation parti- culièrement compacte de l'injecteur de carburant, car grâce à une réalisation appropriée de l'élément de ressort, il suffit d'un faible encombrement pour régler de façon appropriée la rigidité de l'ensemble formé par l'aiguille, son organe d'actionnement et le poussoir. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réali- sation représentés schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: * la figure 1 est une coupe schématique d'un injecteur de carburant correspondant à un premier mode de réalisation, * la figure 2 montre différentes caractéristiques de l'injecteur de carburant selon l'invention, * la figure 3 est une vue en coupe schématique au niveau de l'aiguille d'un injecteur correspondant à un second mode de réalisation de l'invention, * la figure 4 est une vue en coupe schématique de l'aiguille de l'injecteur de la figure 3, * la figure 5 est une vue partiellement coupée d'une va- riante d'éléments de ressort pour un injecteur selon l'invention, * la figure 6 est une vue en coupe d'une autre variante d'éléments de ressort, * la figure 7 est une vue en coupe schématique d'une va- riante d'un élément de ressort pour un injecteur de carbu- rant selon l'invention. Description des exemples de réalisation: La figure 1 montre un injecteur de carburant de type 2/2 pour un système d'injection à rampe commune. Le sys- tème d'injection comprend un corps d'injecteur 10 logeant de manière coulissante une aiguille d'injecteur 12. Cette ai- guille coopère avec un siège 14 pour commander l'injection de carburant arrivant par la conduite d'arrivée 16 dans un cy- lindre d'un moteur à combustion interne (non représenté). L'aiguille 12 se poursuit par un organe d'actionnement 18 relié par un élément de ressort 20 à un poussoir 22. Le poussoir 22 pénètre dans une chambre de com- mande de pression 24 dans laquelle débouche une conduite d'alimentation 26 avec un organe d'étranglement. Une conduite de sortie 28 part de la chambre de commande de pression 24. Cette conduite de sortie 28 comporte un organe d'étranglement de sortie qui peut être ouvert et fermé par une soupape de commande 30 seulement représentée schématiquement. La soupape de commande peut notamment être une électrovanne. L'élément de ressort 20 sert à régler de manière appropriée la rigidité de l'ensemble formé par l'aiguille 12, son organe d'actionnement 18 et le poussoir 22. Comme élément de ressort, on peut utiliser le ressort spirale de la figure 1. On peut également envisager des variantes de réalisation comme par exemple l'élément de ressort de la figure 5; cet élément est formé d'un manchon métallique 20 muni d'une al- ternance d'encoches 50 partant de côtés opposés du manchon métallique. En variante, on peut également utiliser l'élément de ressort 20 de la figure 6 composé d'un paquet de ressorts Belleville. On peut également utiliser un ressort en caout- chouc comme celui de la figure 7; il se compose d'un anneau avec un élément de ressort en caoutchouc 70 vulcanisé dans l'anneau. Lorsque la soupape de commande 30 est fermée, le carburant agit par sa pression dans la chambre de commande de pression 24 et génère une force de fermeture supérieure à la force d'ouverture engendrée par le carburant au niveau de l'aiguille 12. Le poussoir 22 assure ainsi que l'aiguille 12 s'applique contre le siège 14 pour que le carburant ne soit pas injecté. En même temps, l'élément de ressort 20 est main- tenu en précontrainte. Lorsque la soupape de commande 30 s'ouvre, comme le carburant s'échappe, la pression chute dans la chambre de commande de pression 24 et tout d'abord l'élément de ressort se dilate, puis le poussoir 22 s'enfonce dans la chambre de commande de pression 24. Enfin, l'organe d'actionnement 18 se déplace également en direction de la chambre de commande de pression 24, si bien que l'aiguille 12 se soulève du siège 14 et permet l'injection de carburant. La course de l'aiguille est limitée par une butée 32 coopérant avec une collerette 34 réalisée sur l'organe d'actionnement 18 pour définir ainsi une course H. Lorsque la soupape de carburant ou électrovanne est ouverte, une force d'ouverture plus élevée agit sur l'aiguille 12 qu'à l'état fermé. Cette force d'ouverture plus élevée provient du fait qu'à l'état ouvert, il y a une sur- face plus grande de l'aiguille 12 sollicitée par la pression du carburant. Du fait de cette force d'ouverture plus impor- tante, l'élément de ressort 20 se comprime quelque peu. Si maintenant, on veut de nouveau fermer l'injecteur, on ferme tout d'abord la soupape de commande ou électrovanne 30. La pression augmente alors dans la chambre de commande de pression 24. La force de fermeture exercée sur le poussoir 22 dépasse ainsi la force d'ouverture agissant sur l'aiguille 12 et le poussoir 22 se déplace par l'intermédiaire de l'élément de ressort 20; l'organe d'actionnement 18 applique de nouveau l'aiguille 12 contre son siège 14. Puis, l'élément de ressort 20 continue à se comprimer légèrement. La modification du comportement d'ouverture et de fermeture de l'injecteur de carburant grâce à l'élément de ressort 20 sera décrite ci- après à l'aide de la figure 2. La courbe b) représente la course d'ouverture de la soupape de commande 30 en fonction du temps. On voit une première phase I au cours de laquelle la soupape de commande 30 s'ouvre brièvement pour une préinjection. Cette phase est suivie d'une phase II au cours de laquelle la soupape de commande 30 s'ouvre pour une période plus longue permettant l'injection principale. La courbe a) montre en traits interrompus, la course du poussoir 22 dans la chambre de commande 24. En re- gard de cette course, on a la course de l'aiguille 12 (trait continu). La phase I montre que le poussoir 22 exécute une course beaucoup plus importante que celle de l'aiguille 12, car après l'ouverture de la soupape de commande, l'élément de ressort 20 se dilate tout d'abord, ce qui se perçoit comme course du poussoir 22 pendant que l'aiguille 12 est encore appliquée contre le siège 14. Ce n'est qu'après une certaine extension d'élément de ressort 20 que l'aiguille 12 se sou- lève de son siège. Si au contraire, le poussoir 22 se déplace en direction du siège 14, ce mouvement est transmis immédia- tement à l'aiguille 12 puisque l'élément de ressort a de nou- veau été tendu après le soulèvement de l'aiguille; l'aiguille ferme alors l'injecteur. Dans la phase II, on a initialement une image analogue. On a tout d'abord la course du poussoir 22 avant que l'aiguille 12 ne se déplace. Mais une fois que le pous- soir 22 a développé sa course complète, l'aiguille 12 conti- nue de s'ouvrir, car du fait de la pression d'ouverture croissante au moment de l'ouverture de l'aiguille 12, l'élément de ressort 20 continue d'être comprimé. Si vers la fin de la phase II, la soupape de commande 30 se ferme de nouveau, le poussoir 22 se déplace tout d'abord et ensuite avec un faible retard l'aiguille 12. L'injecteur de carburant selon l'invention permet par rapport à un injecteur usuel dans lequel le poussoir est couplé rigidement à l'aiguille, d'abord une quantité de car- burant de préinjection plus faible pour le même comportement de commutation de la soupape de commande. Cela découle de la différence des surfaces sous les courbes représentant la course du poussoir et de l'aiguille pour la phase I. Au con- traire, pour la phase II, la différence relative est beaucoup plus faible que pour la préinjection. Par comparaison avec un injecteur connu, pour une injection principale pratiquement constante du carburant, on réalise ainsi une préinjection considérablement réduite. La courbe c) montre comme la courbe a), la course d'un poussoir (en traits interrompus) et celle de l'aiguille d'injecteur (trait plein); entre le poussoir et l'aiguille, on a un élément de ressort à faible rigidité. On voit ainsi que pour une course relativement importante du poussoir au cours de la préinjection, on a une course très faible de l'aiguille. Pour la phase II correspondant à l'injection principale, malgré la faible rigidité de l'élément de res- sort, on réalise l'ouverture complète de l'aiguille. Les coefficients de ressort usuels pour les élé- ments de ressort utilisés correspondent à un ordre de gran- deur de 2 à 4 N/pm. Une variante de réalisation de l'injecteur de carburant selon l'invention est représentée aux figures 3 et 4. Dans ce mode de réalisation, l'élément de ressort 20 n'est plus monté entre le poussoir 22 et l'organe d'actionnement 18, mais entre l'organe d'actionnement 18 et l'aiguille d'injecteur 12. L'élément de ressort 20 est réalisé ici sous la forme d'un ressort en spirale placé à l'intérieur d'un manchon 40. Le manchon 40 est une pièce métallique cintrée prévue au montage sur l'extrémité avant de l'organe d'actionnement 18 servant de segment de guidage, par exemple par une liaison réalisée par un cordon de soudure 42. La fente 44 résultant du cintrage du manchon 40 n'a pas été fer- mée. Le manchon 40 sert d'une part de moyen de guidage de l'élément de ressort 20. D'autre part, l'extrémité avant 46 tournée vers l'aiguille 12 du manchon sert de butée pour l'aiguille 12 définissant une course H. Le fonctionnement du mode de réalisation des fi- gures 3 et 4 correspond à celui de la figure 1. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Injecteur de carburant comprenant un corps (10), une ai- guille (12) coulissante dans le corps de l'injecteur, un, or- gane d'actionnement (18) contre lequel s'appuie l'aiguille et un poussoir (22) coopérant avec une chambre de commande de pression (24) pour contrôler l'ouverture et la fermeture de l'aiguille par l'intermédiaire de l'organe d'actionnement, caractérisé en ce qu' un élément de ressort (20) est monté entre le poussoir (22) et l'aiguille d'injecteur (12). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est monté entre l'organe d'actionnement (18) et l'aiguille (12). 3 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est monté entre le poussoir (22) et l'organe d'actionnement (18). 4 ) Injecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que une butée (32, 46), vue à partir de l'aiguille, se trouve de- vant l'élément de ressort. ) Injecteur selon la revendication 2 et la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement comporte un manchon (40) dont la face frontale (46) tournée vers l'aiguille de l'injecteur forme une butée et l'élément de ressort (20) est logé à l'intérieur du manchon. 6 ) Injecteur selon la revendication 3 et la revendication 4, caractérisé en ce que la butée (32) coopère avec une collerette (34) de l'organe d'actionnement (18). 7 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est formé par un paquet de ressorts Belleville. 8 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est formé par un ressort en caout- chouc. 9 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est formé par un manchon métallique muni d'encoches (50) partant en alternance de côtés opposés du manchon métallique. ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (20) est formé par un ressort en spi- rale.