Brevet FR2817295A1 — publié le 20020531

Domaine technique La présente invention concerne un injecteur pour injecter du carburant à haute pression dans la chambre de combustion d'un mo- teur à combustion interne, comprenant un organe de soupape de com- mande monté mobile dans un boîtier d'injecteur et activé par une unité d'actionnement, une face frontale de l'organe de la soupape de commande étant munie d'un élément de rappel. Dans les systèmes d'injection de carburant pour injecter du carburant à haute pression dans la chambre de combustion de moteur à combustion interne à injection directe, on utilise des systèmes d'injection à chambre collectrice à haute pression (rampe commune). Ces chambres collectrices sollicitent les injecteurs qui assurent l'injection avec du carbu- rant à haute pression et le niveau de pression reste essentiellement cons- tant. Au niveau des injecteurs, le début de l'injection ainsi que la quantité de carburant à injecter dans la chambre de combustion sont réglables. injecteur lui-même est commandé électriquement et il est logé de ma- nière peu encombrante dans la culasse du moteur à combustion interne. Etat de la technique Le document DE 197 01 879 A1 concerne une installation d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne. L'installation d'injection décrite pour un moteur à combustion interne comprend une chambre collectrice à haute pression (rampe commune) commune remplie de carburant fourni par une pompe à haute pression. Cette chambre est reliée par des conduites d'injection aux injecteurs pénétrant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne alimenté. Les mouvements d'ouverture et de fermeture sont commandés par une sou- pape de commande électrique réalisée sous la forme de distributeur de commande à 3/2 voies. Ce distributeur relie un canal de haute pression débouchant dans l'orifice d'éjection de l'injecteur à la conduite d'injection ou à une conduite de décharge. L'organe de la soupape de commande comporte une chambre de travail hydraulique qui peut recevoir du carbu- rant à haute pression et cette chambre est commandée à l'ouverture pour déplacer la position de réglage de l'organe de la soupape de commande pour s'ouvrir dans un canal de décharge. La soupape de commande utilisée dans ce cas sous la forme d'un distributeur à 3/2 voies comporte un diamètre plusieurs fois étagé, ce qui est difficile d'une part pour équilibrer les forces appliquées à l'organe de la soupape commandée et d'autre part cela se répercute de manière défavorable sur le coût de fabrication, car il faut plusieurs opéra- tions effectuées sur la pièce constituant la soupape de commande pour sa fabrication. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvé- nients et solutions connus, et concerne à cet effet un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'organe de soupape de commande comprend des pièces maintenues en appui par un élément de liaison. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - l'élément de liaison entoure de manière élastique des surfaces d'appui des pièces appuyées au niveau de la surface d'appui, - l'élément de liaison est fixé contre une surface d'appui supérieure de l'une des pièces maintenues réunies, - la surface d'appui est formée par un tourillon de la partie supérieure de l'organe de soupape de commande. Selon d'autres caractéristiques l'élément de liaison est reçu sur l'autre pièce avec un jeu radial par rapport à une surface d'appui. Dans ce cas la surface d'appui forme un tourillon au niveau de la partie inférieure du organe de l'organe de commande, l'élément de liaison est reçu avec un jeu radial par rapport à la surface d'appui infé- rieure et vient contre une face frontale de la partie inférieure de l'organe de soupape de commande en réalisant une surface de serrage annulaire. L'injecteur selon l'invention comporte un organe de soupape de commande simple à fabriquer et qui permet son assemblage à partir de deux pièces identiques selon le principe de l'assemblage modulaire. Les deux moitiés de l'organe de soupape de commande selon l'invention peu- vent être maintenues réunies au niveau des surfaces frontales par un élément formant une pince qui chevauche les surfaces appliquées l'une contre l'autre en position plane. Selon une réalisation particulièrement simple, l'élément de pince est centré et bloqué contre le tourillon de l'une des moitiés de l'organe de soupape de commande assemblées selon l'invention. L'autre moitié de l'organe de soupape de commande reçoit l'élément de serrage en chevauchant sa surface frontale tout en ayant la moitié du jeu radial par rapport au tourillon réalisé au niveau de sa sur- face frontale. Cette solution garantit d'une part que les moitiés de l'organe des pièces de commande ne se séparent dans la direction axiale et d'autre part l'une des moitiés peut coulisser radialement par rapport à l'autre moitié dans les perçages du boîtier de la soupape de commande. Cela permet de compenser les tolérances de fabrication. De manière préférentielle, les moitiés de l'organe de sou- pape de commande sont symétriques et l'élément de serrage est prévu au niveau du boîtier de soupape de commande entouré par le volume de la soupape de commande. Une moitié de l'organe de la pièce de commande configurée selon l'invention est reçue dans une moitié de boîtier et l'autre moitié de l'organe de soupape de commande se trouve dans l'autre moitié du boîtier de l'injecteur réalisé en deux parties. Cela permet d'une part de diviser le boîtier pour simplifier le montage, et d'autre part de disposer de tolérances plus avantageuses du point de vue de la fabrication du boîtier, car les tolérances de perçage et de positionnement sont compensées par le jeu radial entre les moitiés de l'organe de la soupape de la pièce de com- mande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 une coupe longitudinale d'un organe de soupape de com- mande selon l'invention, - la figure 2 est une coupe transversale du bouchon de la moitié supé- rieure de la pièce de commande entourée par l'élément en forme de pince. Description des modes de réalisation La figure 1 est une coupe longitudinale de l'organe de sou- pape de commande selon l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 1, on a un boîtier 1 en deux parties qui reçoit un organe de soupape de commande 7. La par- tie supérieure 2 et la partie inférieure 3 du boîtier sont réunies selon un joint commun 4. Le joint passe de préférence au niveau d'une chambre de soupape 14 entourant l'organe de soupape de commande 7 dans le boîtier 1 de l'injecteur. La moitié supérieure 8 de l'organe de soupape de com- mande 7 est réalisée dans le segment de perçage supérieur 5 à l'intérieur de la moitié supérieure 2 du boîtier, avec un diamètre 10. La zone de gui- dage réalisée au niveau du diamètre 10 de la moitié supérieure 8 de l'organe de soupape de commande 7 guidant celui-ci dans le segment de perçage supérieur 5 se prolonge par un rétrécissement 12. Au niveau du rétrécissement 12 débouche un perçage de sortie 13 dans la partie supé- rieure 2 du boîtier. L'étranglement 12 de la partie supérieure 8 de l'organe de soupape de commande 7 se poursuit par un cône 15 formant siège coopérant avec une surface formant siège 16 réalisée du côté du boîtier. Le cône formant siège 15 se poursuit par une surface annulaire. Sous la surface adjacente au cône formant siège 15 de la moitié supérieure 8 de l'organe de soupape de commande 7, on a un tourillon 18. Le tourillon 18 se poursuit par une surface frontale 19 appartenant à la moitié supérieure 8 de l'organe de soupape de commande 7. De manière symétrique plane par rapport à la partie supé- rieure 8 de l'organe de soupape de commande 7, la moitié inférieure 9 de l'organe 7 est logée de manière mobile dans la partie inférieure du boîtier. La partie inférieure 9 a une forme identique à la moitié supérieure 8 de l'organe 7 en étant simplement montée de manière symétrique plane par rapport à la surface d'appui commune 20. Cela signifie que la moitié infé- rieure 9 comprend également une surface d'appui en forme de surface frontale se poursuivant par une zone 26 en forme de tourillon. La zone 26 de la moitié inférieure 9 se poursuit par un prolongement annulaire 25 et celui-ci se poursuit par un cône formant siège 27 appartenant à la moitié inférieure 9 de l'organe de soupape de commande 7. Le cône formant siège 27 se poursuit par un étranglement 28 qui de son côté dépasse dans un segment de guidage formé dans le diamètre 10 de l'organe de soupape de commande identique à celui de la moitié supérieure 8 de l'organe de sou- pape de commande 7. Le côté inférieur de la moitié inférieure 9 de l'organe 7 comporte un prolongement en forme de tourillon 31 servant de moyen de guidage pour un élément de rappel en forme de ressort hélicoïdal 32. L'élément de rappel 32 s'appuie contre une paroi non représentée du boî- tier. En regard de l'étranglement 28 de la moitié inférieure 9, une alimen- tation 30 débouche dans la partie inférieure 3 du boitier; du carburant à haute pression venant de la chambre collectrice à haute pression passe par cette alimentation pour arriver au point d'étranglement 28 de la moitié inférieure 9 et arrive contre la paroi de la partie inférieure 3 du boîtier. Dans la zone de la surface de contact 20 correspondant à la jonction des faces frontales de la moitié supérieure 8 et de la moitié infé- rieure 9, on a un élément de liaison 21 en forme de pince élastique. L'élément de liaison 21 en forme de pince élastique en métal s'appuie contre le tourillon 18 sur la surface d'appui supérieure 22 par une liaison par la forme. Le tourillon 18 fixe et assure le centrage de l'élément de liai- son 21. Sur la face opposée à la surface d'appui 20 de la moitié inférieure 9, l'élément de liaison 21 a un appui annulaire 37 sur la surface frontale de la moitié inférieure 9. L'appui de l'élément de liaison 21 contre le côté arrière de la surface frontale de la moitié inférieure 8 laisse un jeu radial 24 entre l'élément de liaison 21 et le tourillon 26 de la moitié inférieure 9. L'élément de liaison 21 qui chevauche les faces frontales de la moitié supérieure 8 et de la moitié inférieure 9 qui se touchent au niveau de la surface d'appui 20, exclut toute séparation entre la moitié supérieure 8 et la moitié inférieure 9 de l'organe 7 de la soupape de commande au niveau de la surface d'appui 20 sous l'effet d'un mouvement de remontée produit par la commande de l'unité d'actionnement 11. Toutefois, l'élément de liai- son 21, grâce au jeu radial 24 entre le tourillon 26 et la surface d'appui annulaire prévue sur le côté arrière de la surface frontale de la moitié infé- rieure 9, permet un mouvement radial de la moitié inférieure 9 par rapport à la moitié supérieure 8. Si le boîtier 1 qui guide la moitié supérieure 8 et la moitié inférieure 9 assemblées, est réalisé comme boîtier en deux parties formé de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 3 du boîtier, selon l'invention, vis-à-vis des tolérances de perçage et des tolérances de palier des segments de perçage 5, 6 de la partie supérieure 2 et de la partie infé- rieure 3 du boîtier, on disposera de tolérances de fabrication plus avanta- geuses. Cela réduit considérablement les coûts de fabrication d'un organe de soupape de commande 7 selon l'invention, car on aura une compensa- tion des tolérances par le mouvement radial de l'une des moitiés 8, 9 de l'organe 7 de la soupape de commande par rapport à l'autre moitié 8, 9. Cela permet d'une part une fabrication plus économique des moitiés 8, 9 de l'organe 7 de la soupape de commande et d'autre part une fabrication plus économique des segments de perçage 5, 6 de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 3 du boîtier. Un autre avantage non négligeable de la solution de l'invention est d'utiliser des pièces identiques pour une réalisation symé- trique plane de l'organe de soupape de commande 7 obtenu par assem- blage. De plus, la solution selon l'invention a l'avantage que l'organe de soupapede commande 7 assemblé, formé de la moitié supérieure 8 et de la moitié inférieure 9 est complètement équilibré du point de vue des forces. Cela provient du fait qu'à la fois les cônes formant sièges 15, 27 et les surfaces formant sièges 16, 29 de la partie supérieure 2 et de la partie in- férieure 3 du boîtier sont identiques. De plus, les zones de guidage 10 qui guident la moitié supérieure 8 et la moitié inférieure 9 de l'organe de sou- pape de commande 7 obtenu par assemblage et guidé dans la partie supé- rieure 2 et la partie inférieure 3 du boîtier ont un même diamètre 10. La vue de la figure 2 montre la section du tourillon entourée par l'élément de liaison de la moitié supérieure de l'organe de soupape de commande selon une vue plus détaillée. La coupe de la figure 2 correspond au plan de coupe II-II de la figure 1 et passe par le tourillon 18 entre la surface annulaire de la moitié supérieure 8 de l'organe 7 de la soupape de commande et sa sur- face frontale; celle-ci est entourée par l'élément de liaison 21. La vue de la io figure 2 montre que l'élément de ressort 20 est tenu en appui 22 contre le tourillon 18 de la moitié supérieure 8 de l'organe 7 de la soupape de com- mande. Par la venue en appui de l'élément de liaison 21 contre le tourillon 18 de la moitié supérieure 8, on a une surface d'appui 34 sensiblement annulaire entre l'élément de liaison 21 et le côté extérieur du tourillon 18. La forme annulaire de la zone de surface d'appui 34 est interrompue par un intervalle 35 ainsi que par une ouverture 33. L'élément de ressort 21 qui est de préférence en un métal comme par exemple de l'acier inoxyda- ble, comporte des parties arrondies 36, et entoure le tourillon 18 de la moitié supérieure 8 de l'organe 7 de la soupape de commande au niveau de la surface d'appui 34, et le tourillon 26 de la moitié inférieure 9 du corps 7 de la soupape de commande selon un appui annulaire 37 contre sa surface frontale supérieure en laissant un jeu radial 24 par rapport au tourillon 26 de la moitié inférieure 9. De cette manière, on peut compenser les tolérances de fabrication du montage radial pour les différences des segments de perçage 5, 6 de la partie supérieure 2 et de la partie infé- rieure 3 du boîtier tout en évitant la séparation de la moitié supérieure 8 et de la moitié inférieure 9 de l'organe de la soupape de commande 7 sous l'effet des mouvements radiaux déclenchés par l'actionnement de l'élément de commande 11. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur pour injecter du carburant à haute pression dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant un organe de soupape de commande (7) monté mobile dans un boîtier d'injecteur (1) et activé par une unité d'actionnement (11), une face frontale de l'organe (7) de la soupape de commande étant munie d'un élément de rappel (32), caractérisé en ce que l'organe de soupape de commande (7) comprend des pièces (8, 9) mainte- nues en appui (20) par un élément de liaison (21). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison (21) entoure de manière élastique des surfaces d'appui (19, 23) des pièces (8, 9) appuyées au niveau de la surface d'appui (20). 3 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison (21) est fixé contre une surface d'appui (22) supérieure de l'une des pièces (8, 9) maintenues réunies. 4 ) Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface d'appui (22) est formée par un tourillon (18) de la partie supé- rieure (8) de l'organe de soupape de commande (7). ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison (21) est reçu sur l'autre pièce (8, 9) avec un jeu radial (24) par rapport à une surface d'appui (26). 6 ) Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface d'appui (26) forme un tourillon au niveau de la partie inférieure (9) du organe de l'organe de commande (7). 7 ) Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de liaison (21) est reçu avec un jeu radial (24) par rapport à la surface d'appui inférieure (26) et vient contre une face frontale (25) de la partie inférieure (9) de l'organe de soupape de commande (7) en réalisant une surface de serrage annulaire (37). 8 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison (21) est réalisé en forme de pince élastique. l1 9 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties (8, 9) de l'organe de soupape de commande (7) mainte- nues réunies sont des pièces identiques assemblées symétriquement selon une symétrie plane par rapport à leur surface de contact (20).