Brevet FR2816372A1 — publié le 20020510

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 une soupape de commande qui commande l'alimentation du côté primaire vers une chambre de com- mande, qui elle-même sollicite un amplificateur de pression mobile dans le boitier de l'injecteur, Dans les systèmes d'injection de carburant qui injectent du carburant à haute pression dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à injection directe, on utilise des injecteurs. A l'aide de ceux-ci on règle le début et la fin de l'injection. Les injecteurs sont uti- lisés à la place des combinaisons de supports et de buses utilisés jus- qu'alors. Les injecteurs peuvent s'utiliser sans modification importante de la culasse des moteurs à combustion interne; ces injecteurs comportent des amplificateurs de pression permettant d'augmenter de manière signifi- cative la pression primaire appliquée à l'entrée. Etat de la technique Le document DE 198 35 494 A1 concerne une unité pompe- buse. A l'aide de cette unité on alimente la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne avec du carburant à haute pression. Une unité de pompe sert à établir une pression d'injection pour que le carbu- rant puisse être injecté dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une buse d'injection (buse d'éjection). De plus, il est prévu une soupape de commande reliée à une unité de commande. Cette soupape est une soupape de type A, c'est-à-dire s'ouvrant vers l'extérieur. A l'aide d'une unité d'actionnement de soupape on commande la montée en pression dans l'unité de pompe. Pour créer une unité pompe-buse avec une unité de commande qui a une construc- tion simple, soit peu encombrante, et possède notamment un temps de réponse court, il est proposé de réaliser l'unité d'actionnement de soupape sous la forme d'un actionneur piézo-électrique. Dans cette unité pompe-buse, un amplificateur hydraulique en une seule pièce est associé à une unité d'actionnement de soupape. Cet amplificateur a pour fonction, par une conception correspondante, de convertir le petit mouvement d'extension de l'actionneur en un plus grand mouvement d'actionnement de soupape. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvé- nients des solutions connues et concerne à cet effet un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'amplificateur de pression est réali- sé sous la forme d'un dispositif de piston en deux parties. La réalisation de l'amplificateur de pression en deux parties permet, d'une part, une réalisation plus simple et par suite plus économi- que. Si l'amplificateur de pression, qui se compose de deux éléments de piston, est réalisé pour avoir au niveau de chacun d'eux un jeu radial par rapport au perçage du boîtier de l'injecteur recevant le piston, on évite une fabrication coûteuse et compliquée d'un piston en une seule pièce qui de- vrait offrir des tolérances d'ajustage extrêmement précises. La répartition de l'élément de piston en deux pistons distincts permet, par division du boîtier recevant le piston, d'avoir une fabrication plus avantageuse à la fois du piston simple servant d'amplificateur de pression et du boîtier en deux parties. Les deux pistons, dont l'un constitue avec une surface li- mite, une chambre de commande sollicitée par la pression de commande, et l'autre piston qui pénètre par une face frontale dans une chambre de pression, sont contraints par un élément de ressort pour éviter la sépara- tion des surfaces de contact; cela signifie que cet élément de ressort as- sure la précontrainte garantissant que les pistons ne se séparent pas pendant un mouvement de translation axial. Les pistons simples du dispositif à pistons sont précon- traints l'un par rapport à l'autre dans la direction axiale pour éviter une séparation des pistons pendant la course au niveau des surfaces de con- tact. Pour compenser les tolérances du boîtier, les pistons simples sont au contraire reçus l'un par rapport à l'autre avec du jeu; ainsi, le piston sim- ple extérieur est guidé dans la moitié supérieure du boîtier avec du jeu et il en est de même du piston intérieur qui est guidé dans la moitié infé- rieure du boîtier, également avec du jeu. Cela permet de compenser les tolérances du boîtier et les tolérances de fabrication des composants si bien que globalement la fabrication de l'amplificateur de pression et de son boîtier est particulièrement économique. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention un élément de ressort est placé entre la face frontale inférieure d'un élé- ment à visser et la face frontale du piston intérieur, et l'élément à visser permet de régler la précontrainte entre le piston extérieur (14) et le piston intérieur. Le piston extérieur est logé dans une moitié du boîtier et le pis- ton intérieur est entouré par sa tige par l'autre moitié du boîtier, les diffé- rents pistons du dispositif à pistons étant alignés radialement l'un par rapport à l'autre dans un boîtier divisé selon un plan de joint. Le piston extérieur est précontraint contre la chambre de commande à l'aide d'un élément de ressort qui s'appuie contre le boîtier de l'injecteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique fi- gure annexée qui est une vue en coupe d'un amplificateur de pression réalisé sous la forme d'un piston en deux parties. Description des exemples de réalisation L'injecteur selon l'invention comprend un distributeur à ti- roir à 3/2 voies 3 logé dans le boîtier 2 de l'injecteur. Un perçage 4 du boîtier 2 reçoit de manière mobile un organe de soupape 7 relié au niveau de l'alimentation 5 débouchant dans le boîtier, à la chambre collectrice à haute pression (rampe commune) par un point d'étranglement 6. Le point d'étranglement 6 de l'organe de soupape 7 devient une zone conique 10 qui forme un diamètre de siège coopérant avec une surface de siège 9 pré- vue du côté du boîtier, libérant ou coupant l'alimentation 12 de la cham- bre de commande 13. L'organe de soupape 7 est entouré par une chambre de soupape 8 débouchant dans un perçage de sortie de liquide de fuite 1 1 du côté du boîtier de l'injecteur à l'opposé de la chambre collectrice à haute pression 5. Un perçage du boîtier 2 de l'injecteur reçoit le piston exté- rieur 14 d'un amplificateur de pression. Celui-ci pénètre par sa surface frontale supérieure, annulaire, dans la chambre de commande 13 du boî- tier 2 de l'injecteur, soumise par l'alimentation 12 à l'action d'un volume de commande. Le piston extérieur 14 selon la figure a une forme de pot et comporte un élément à visser 15. L'élément à visser 15, muni d'un filetage extérieur 17, se visse dans le piston extérieur 14 et pour cela cet élément est muni d'une prise 16 pour un outil; cette prise est réalisée par exemple sous la forme d'une cavité à six pans. L'élément à visser 15, qui peut se visser dans le piston extérieur 14, comporte sur sa face frontale inférieure 18 un anneau 19 servant au centrage d'un élément de ressort 20. L'élément de ressort 20 représenté à la figure est en forme de ressort Bel- leville s'appuyant d'un côté contre la surface frontale inférieure 18 de l'élément à visser 15 et par sa zone de bord extérieur contre la surface frontale supérieure 23 d'un piston intérieur 22. Le piston intérieur 22 s'appuie par sa zone de tête contre une surface de forme annulaire qui entoure l'ouverture inférieure du piston extérieur 14. A l'aide de l'élément de ressort 20 placée entre la surface frontale inférieure 18 de l'élément à visser 15 et la surface frontale supérieure 23 du piston intérieur 22, on génère une précontrainte agissant dans la direction axiale entre le piston extérieur 14 et le piston intérieur 22. La zone de tête du piston intérieur 22 est guidée par rapport au perçage dans le piston extérieur 14 avec un jeu radial 21. On a également du jeu 25 entre la tige 24 du piston inté- o0 rieur 22 et le perçage du fond du piston extérieur 14. Le piston extérieur 14 est entouré principalement par la moitié supérieure du boîtier 2 de l'injecteur alors que la tige 24 du boîtier intérieur 22 pénètre principale- ment dans la moitié inférieure du boîtier 2 de l'injecteur. Les deux moitiés du boîtier 2 de l'injecteur se réunissent le long de la jonction 26. Le piston extérieur 14 s'appuie du côté du boîtier contre un élément de ressort 27; ce dernier peut par exemple avoir la forme d'un ressort spiral. Dans la vue de la figure 1 ce ressort est pratiquement com- primé à la longueur du bloc. Le ressort spiral s'appuie contre la surface 37 du fond du boîtier de l'injecteur. Une conduite de sortie 29 est issue de la cavité dans laquelle s'appuie l'élément de ressort 27 à configuration en spirale; cette conduite de sortie débouche dans un perçage 28 dans la moitié inférieure du boîtier 2 de l'injecteur. Ce perçage 28 est relié à une soupape de remplissage 30 qui alimente une chambre de pression 34 avec un volume de carburant à haute pression par interposition d'un élément d'étranglement. La soupape de remplissage 30 comprend un élément d'étanchéité essentiellement réalisé par un corps en forme de bille 31 pré- contraint par un élément de ressort 33; par la conception de l'élément de ressort on peut fixer la pression d'ouverture du corps d'étanchéité 31 dans la soupape de remplissage 30. Grâce à l'alimentation permanente de la chambre de pression 34 avec du carburant à haute pression par la sou- pape de remplissage 30 et le perçage d'alimentation 28, on garantit un volume de carburant toujours suffisant présent à tout instant dans la chambre de pression 34. Ce volume de carburant est mis en compression par la mise en pression de la chambre de commande 13 par le piston exté- rieur 14 qui descend et le guidage forcé du piston intérieur 22, transmet- tant la pression par la face frontale inférieure 35. Cette face pénètre dans la chambre de pression 34. Du fait de l'augmentation de pression qui s'établit dans la chambre de pression 34, un certain volume de carburant passe par l'alimentation de buse 36 et va en direction de la buse d'éjection. L'élément de ressort 20 qui, dans l'exemple de réalisation représenté à la figure, est un ressort Belleville, permet d'assurer une pré- contrainte axiale du piston extérieur 14 et du piston intérieur 22, l'un par rapport à l'autre; cette précontrainte se règle par l'élément de vissage 15 ou par la profondeur de vissage de cet élément avec son filetage extérieur 17 dans le piston extérieur 14. On peut déterminer la force de ressort par l'installation de plusieurs ressorts Belleville, soit dans le même sens, soit en sens opposé, entre la surface frontale inférieure 18 de l'élément vissé et la surface frontale supérieure 23 du piston intérieur 22. La solution proposée à la figure se caractérise principalement en ce que l'on peut choisir maintenant d'une manière beaucoup plus économique les toléran- ces relatives au boîtier ou les tolérances d'amplification car le jeu radial 21, 25 que présente la partie de tête du piston intérieur ou sa tige 24 par rapport au piston extérieur 14, est compensé par les tolérances de boîtier d'un boîtier de préférence réalisé en deux parties. Les tolérances du piston extérieur 14 et celles du piston intérieur 22 peuvent se choisir avantageu- sement du point de vue du procédé de fabrication si en particulier égale- ment le boîtier 2 de l'injecteur est un boîtier formé de deux parties dont les surfaces s'appliquent l'une contre l'autre au niveau du joint d'assemblage 26. A côté de la commande du volume de la chambre de com- mande 13 par le distributeur à 3/2 voies 3 et son alimentation 12 on peut également commander le dispositif à pistons 14, 22, c'est-à-dire l'amplificateur de pression par l'intermédiaire de la chambre inférieure dans laquelle, selon l'exemple de réalisation de la figure, se trouve l'élément de ressort 27. Cela peut se faire, si le secondaire de l'amplificateur de pression, c'est-à-dire la surface frontale 35 du piston intérieur 22, est également soumise à la pression de commande. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur pour injecter du carburant à haute pression dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant une sou- pape de commande (3) qui commande l'alimentation (12) du côté primaire vers une chambre de commande (13), qui elle-même sollicite un amplificateur de pression mobile dans le boîtier (2) de l'injecteur, caractérisé en ce que l'amplificateur de pression est réalisé sous la forme d'un dispositif de pis- ton en deux parties (14, 22). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de piston comprend un piston extérieur (14) recevant un pis- ton intérieur (22). 3 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston extérieur (14) et le piston intérieur (22) sont précontraints axia- lement l'un par rapport à l'autre. 4 ) Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' un élément de ressort (22) est placé entre la face frontale inférieure (18) d'un élément à visser (15) et la face frontale (23) du piston intérieur (22). ) Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément à visser (15) permet de régler la précontrainte entre le piston ex- térieur (14) et le piston intérieur (22). 6 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston intérieur (22) est guidé avec du jeu radial (21, 22) sur le piston extérieur (14). 7 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston extérieur (14) est logé dans une moitié du boîtier (2) et le piston intérieur (22) est entouré par sa tige (24) par l'autre moitié du boîtier (2). 8 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents pistons (14, 22) du dispositif à pistons sont alignés radiale- ment l'un par rapport à l'autre dans un boîtier (2) divisé selon un plan de joint (26). 9 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston extérieur (14) est précontraint contre la chambre de commande (13) à l'aide d'un élément de ressort (27) qui s'appuie contre le boîtier (2) de l'injecteur.