Brevet FR2811024A1 — publié le 20020104

Domaine technique La présente invention concerne un injecteur comportant une chambre de soupape logée dans le boîtier de l'injecteur, sollicitée par l'alimentation à partir de la chambre collectrice à haute pression, cette chambre recevant une pièce de commande, mobile dans le boîtier de l'injecteur lors de la décharge en pression d'une chambre de commande, pour solliciter une alimentation de buse vers une buse d'injection. Dans le cas des injecteurs destinés à injecter du carburant à pression élevée dans la chambre de combustion d'un moteur à combus- tion interne, on utilise en général des pièces de commande avec des pis- tons à plusieurs étages. La surface de commande de cette configuration est toujours plus grande que le siège de soupape au niveau duquel se fait l'étanchéité de la chambre de soupape par rapport à l'alimentation de la buse d'injection. L'usinage de pièces de commande en forme de pistons étagés est toujours compliqué et de ce fait coûteux. La réalisation coaxiale précise des surfaces étagées, servant en partie de sièges d'étanchéité est difficile à réaliser. Etat de la technique Le document DE 37 28 817 C2 concerne une pompe d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne. Un organe de soupape de commande est formé d'une tige de soupape constituant un manchon de guidage et glissant dans un canal et cette tige de soupape est reliée à une tête de soupape tournée vers le dispositif d'actionnement. La surface de soupape de la tête de soupape coopère avec une surface cor- respondante formant siège de soupape du perçage de commande. La tige de soupape comporte à sa périphérie une cavité dont l'extension axiale s'étend de l'embouchure de la conduite d'alimentation en carburant jus- qu'au début de la surface d'étanchéité de la tête de soupape coopérant avec le siège de soupape. Une surface exposée à la pression du carburant de la conduite d'alimentation est réalisée dans la cavité. Cette surface est égale à la surface de la tête de soupape exposée à la pression du carbu- rant de la conduite d'alimentation lorsque la soupape de commande est fermée. Dans ces conditions, à l'état de fermeture, la soupape est équili- brée en pression. Le manchon de guidage reçoit un ressort chargeant la soupape de commande vers sa position d'ouverture. Dans cette solution, pour commander la soupape de commande, il faut un grand nombre de pièces mobiles les unes par rapport aux autres ou guidées les unes par rapport aux autres avec une grande précision. La réalisation selon l'invention d'une pièce de commande comme soupape centrale constitue une solution particulièrement simple. L'usinage d'une soupape s'étendant essentiellement dans la direction ver- ticale est d'une fabrication très simple. La soupape de commande peut par s exemple comporter un perçage traversant central dont l'extrémité située du côté de la chambre de commande comporte un organe d'étranglement d'alimentation vers la chambre de commande. De plus, à la périphérie de la pièce de commande attaquée de manière centrale, on a une rainure de commande de fuite de carburant, qui est essentiellement dans la direction périphérique. La surface frontale de la rainure de commande de fuite, du côté du carburant de fuite, sur la pièce de commande, peut être réalisée comme une surface de commande de grand diamètre par rapport au dia- mètre de l'élément de commande exposé à la pression dans la chambre collectrice haute pression. Cela permet de réduire une pièce de commande is dont la surface extérieure a essentiellement la forme d'une pièce fabriquée au tour, et comme pièce percée, réduisant les opérations qu'il faut effec- tuer à l'intérieur de la pièce de commande. Grâce à la réalisation avanta- geuse et à l'utilisation de la rainure de commande de fuite comme surface de commande pour commander la fermeture lors de l'opération de ferme- ture de la soupape, on peut avoir, dans la cavité annulaire qui entoure la pièce de commande réalisée en une partie, d'une part, la décharge de la buse à la fermeture de la soupape et, d'autre part, la conduite d'évacuation du carburant de fuite à l'extrémité opposée du volume an- nulaire. A l'extrémité supérieure de la pièce de commande on peut réaliser de manière simple la chambre de commande actionnée par un élément d'obturation à commande séparée, cette chambre étant délimitée par la surface frontale de la pièce de commande comportant l'organe d'étranglement d'alimentation et qui est par ailleurs délimité dans la paroi du boîtier de l'injecteur. A l'extrémité inférieure de la pièce de commande, très sim- ple et très facile à réaliser, on a un siège de soupape de forme conique, attaqué centralement par le fluide venant de la chambre collectrice à haute pression (rampe commune). La chambre de soupape, délimitée d'une part par une paroi de boîtier arrondi de manière correspondante, et, d'autre part, par une surface extérieure de forme conique de la pièce de commande, débouche par un perçage transversal dans une alimentation de buse. La chambre de buse qui entoure une aiguille de buse peut rece- voir, le carburant à une pression extrêmement élevée par l'intermédiaire de l'alimentation de buse. Dans une conception en une seule partie de la pièce de commande, par la chambre de fuite prévue du côté aval, on peut assurer d'une part une décharge rapide de l'alimentation de la buse et d'autre part la surface de commande est prévue au niveau de la chambre de fuite pour permettre une fermeture rapide de la soupape avec une décharge en pres- sion simultanée de l'alimentation de la buse. Selon un développement avantageux de l'idée de base, objet de l'invention, cette surface de com- mande peut être réalisée sous la forme d'une collerette plate qui se pour- suit dans la direction axiale, vers la chambre de commande, par une rainure de commande de fuite de longueur correspondante. A côté d'un perçage traversant, prévu dans la pièce de commande en une seule partie, et s'étendant coaxialement à l'axe de sy- métrie de la pièce de commande, on peut également prévoir un décalage dans le boîtier de l'injecteur. Si le perçage traversant, dont une extrémité comporte un organe d'étranglement dans la chambre de commande, est réalisé dans le boîtier de l'injecteur, on peut fabriquer la pièce de com- mande en deux parties distinctes. La fabrication de la pièce de commande de deux pièces appliquées l'une contre l'autre offre des avantages de fabri- cation pour le choix de la matière car seule la partie du corps de soupape, tournée vers l'alimentation venant de la chambre collectrice à haute pres- sion, doit être réalisée en un matériau très résistant. Le corps de soupape en aval peut être en une matière facile à usiner ou peu coûteuse. La réali- sation de la pièce de commande sous la forme de deux corps de soupape indépendants, séparés, offre l'avantage d'une facilité de fabrication car les opérations peuvent se faire de manière standardisée sur une machine ou- til à commande numérique et les corps de soupape auront une géométrie peu complexe, convenant pour les machines outils à commande numéri- que. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un boîtier d'injecteur avec une pièce de commande en une seule partie, traversé par un perçage tra- versant équipé d'un organe d'étranglement d'alimentation situé du côté de la chambre de commande, - la figure 2 montre un boîtier d'injecteur avec une pièce de commande formée de deux corps de soupape séparés l'un de l'autre et le boîtier de l'injecteur comporte un perçage muni d'un organe d'étranglement d'alimentation pour fournir le volume de commande à la chambre de commande. Description des modes de réalisation La vue de la figure 1 est une coupe longitudinale d'un in- jecteur comprenant un boîtier d'injecteur recevant de manière mobile dans la direction verticale, une pièce de commande en une seule partie. L'injecteur 1 selon l'invention se compose d'un boîtier 2 lo- geant, comme le montre la figure 1, une pièce de commande 3 en une seule partie. La pièce de commande 3 peut se déplacer alternativement dans la direction verticale dans le boîtier 2 de l'injecteur et elle ferme, avec son diamètre de siège de soupape, l'alimentation à partir de la chambre collectrice à haute pression (rampe commune) vers l'alimentation de la buse d'injection. Au-dessus de la pièce de commande 3 en une seule par- tie se trouve une chambre de commande 4 délimitée d'un côté par la paroi du boîtier 2 de l'injecteur 1 et dont l'autre limite est la face frontale 5 de la pièce de commande 3. La pièce de commande 3, en une seule partie, est traversée dans la direction verticale par un perçage traversant 7 comportant dans sa partie supérieure un organe d'étranglement d'alimentation 6 débou- chant dans la chambre de commande 4 au-dessus de la face frontale 5 de la pièce de commande 3. Le perçage traversant 7 avec l'organe d'étranglement 6 prévu dans celui-ci, relie le branchement 14 de la cham- bre collectrice à haute pression par l'alimentation de la chambre collec- trice à haute pression, à la chambre de commande 4 dans le boîtier 2 de l'injecteur 1 pour assurer que la chambre de commande 4 soit toujours sollicitée par un volume de commande de carburant à haute pression. Sensiblement au milieu de la longueur totale de la pièce de commande 3 en une seule partie, cette pièce est entourée par une cham- bre de fuite 10, annulaire. La chambre de fuite 10 est, reliée à un perçage transversal supérieur 16 communiquant avec l'alimentation 15 de la buse. A l'extrémité opposée, la chambre de fuite 10 est reliée, par un perçage transversal correspondant à la conduite de fuite 18 qui renvoie le carbu- rant de la chambre de fuite 10 de nouveau au réservoir du véhicule. Au niveau de la chambre annulaire de fuite 10, qui entoure le boîtier 2 de l'injecteur 1, suivant une forme annulaire, on a une pièce de commande 3 en une seule partie avec une rainure de commande de fuite 8. Cette rai- nure est réalisée sur la pièce de commande, par exemple sous la forme d'une cavité annulaire. Dans la direction axiale, la cavité a une extension 9 correspondant sensiblement à l'extension axiale de la chambre annu- s laire 10 de fuite. La rainure de commande de fuite est une surface de commande portant la référence 8, permettant de fermer la pièce de com- mande au niveau du diamètre formant siège de soupape 11 par la mise en contact de la surface de siège 12 réalisée dans le boîtier 2 de l'injecteur 1. Dans la zone inférieure de la pièce de commande 3, dans le boîtier 2 de l'injecteur 1, on a une chambre de soupape 25 reliée à un perçage trans- versal 17 débouchant dans l'alimentation 15 de la buse et par lequel, le carburant à haute pression est fourni à la buse d'injection ou à une chambre à buse en amont de celle-ci. La chambre de soupape 25 du boî- tier 2 comporte une surface formant siège 12 qui ferme la chambre de soupape 25 lorsque la pièce de commande 3 en une seule partie descend verticalement de sorte que le carburant ne peut plus continuer à couler dans la chambre de soupape 25 à partir du branchement 14 de la cham- bre collectrice à haute pression et de l'alimentation 13 de la chambre col- lectrice à haute pression, si bien que l'alimentation 15 de la buse est fermée de manière étanche. Une unité d'actionnement de soupape à commande séparée est prévue dans la zone supérieure du boîtier 2 de l'injecteur 1. Cette unité comporte un organe d'obturation 22 en forme de bille, qui ferme le siège d'étanchéité 21 de l'élément d'obturation 22 dans la direction d'action 23 d'un actionneur. La chambre de commande 4 peut ainsi se fermer vers l'aval de sorte que la pression élevée appliquée en continu par l'organe d'étranglement d'alimentation 6 n'est pas déchargée. Ce n'est que lorsque l'élément d'obturation 22 en forme de bille est commandé à l'ouverture, par l'actionnement de l'actionneur contre sa direction d'actionnement 23, que l'élément d'obturation 22 se soulève de son siège d'étanchéité 22; un volume de liquide de commande peut alors sortir par l'organe d'étranglement 19 de la chambre de commande 4 réalisée dans la zone supérieure du boîtier 2. La vue de la figure 2 montre une variante de réalisation de la pièce de commande 3. Dans la figure 2, la pièce de commande 3, entou- rée du boîtier 2 de l'injecteur 1, est formée de deux parties, à savoir d'un corps supérieur 27 et d'un corps inférieur 28. Ces corps sont appliqués l'un contre l'autre à l'intérieur du perçage réalisé dans le boîtier 2 de l'injecteur, selon des surfaces planes. La surface de commande 8 est réali- sée dans le corps supérieur 27; cette surface constitue la paroi de limita- tion d'une rainure de fuite; dans la partie inférieure 28 se trouve le diamètre 11 du siège par lequel la chambre de soupape 25 réalisée dans la zone inférieure du boîtier 2 est fermée de manière étanche contre la pression élevée de l'alimentation à haute pression 13. Dans la configuration de la figure 2, la pièce de commande 3, formée d'un corps supérieur 7 et d'un corps inférieur 8, n'est pas traversée par un perçage central 7. Au con- traire, le perçage central est remplacé par une alimentation latérale 26 dans le boîtier de l'injecteur 1. L'entrée de l'alimentation latérale 26 dans la chambre de commande 4 du boîtier 2 comporte un élément d'étranglement d'alimentation 6. Dans cette configuration de l'injecteur 1, on aura toujours un volume de commande à pression élevée dans la chambre de commande 4 de l'injecteur 1. Au-dessus de la chambre de commande 4 on a l'élément d'obturation 2 en forme de bille sollicité par un actionneur 23 commandé pour être appliqué contre son siège d'étanchéité 21. Par une commande appropriée de l'actionneur, l'élément d'obturation 22 en forme de bille se soulève de son siège et permet la sor- tie du volume de commande de la chambre de commande 4. Les éléments de la pièce de commande 3, c'est-à-dire le corps supérieur 27 et le corps inférieur 28, peuvent être réalisés d'une manière particulièrement simple à l'aide de machines outils à commande numérique. Les deux parties sont de simples pièces réalisables au tour, et qu'il n'y a pas de perçage traversant ni d'élément d'étranglement dans ce- lui-ci comme dans la configuration de la figure 1. Les simples pièces fabri- quées au tour, à savoir le corps supérieur 27 et le corps inférieur 28 de la pièce de commande, peuvent avoir des surfaces de guidage ou des surfa- ces planes adjacentes, offrant une grande qualité de surface. Dans le choix des matières, pour le corps supérieur 27 et le corps inférieur 28, on peut tenir compte du fait que le corps inférieur 28 exposé à la pression de la chambre collectrice à haute pression doit avoir une résistance plus grande que le corps supérieur 27. Ce dernier peut ainsi être réalisé en une matière peu coûteuse. L'injecteur selon les figures 1 et 2 fonctionne de la manière suivante: Lors de la décharge en pression de la chambre de com- mande 4, un volume de commande, appliqué en continu en arrivant par son élément d'étranglement d'alimentation 6, s'échappe par l'organe d'étranglement de sortie 19. Après le passage de l'organe d'étranglement 19, le volume de commande passe dans une cavité 20 et contourne l'élément en forme de bille 22 en sortie vers le réservoir de carburant du véhicule. En déchargeant la pression de la chambre de commande 4, la surface frontale 5, réalisée sur la pièce de commande 3 en une seule par- tie ou sur le corps supérieur 27, revient dans la chambre de commande 4. Ainsi, dans la zone inférieure de la pièce de commande 3 en une seule partie, le diamètre 11 du siège se dégage de la surface formant siège 12 du boîtier 2. Dans la configuration de la figure 1, la partie inférieure 28, qui exécute un mouvement de soulèvement dirigé comme le corps supérieur 27, se dégage de son siège et libère l'alimentation 13 de la chambre col- lectrice à haute pression. Dans ces conditions, sous la pression extrême- ment élevée du carburant après le passage de la chambre de soupape 25 à travers le perçage 17, il arrive dans l'alimentation de buse 15 pour la buse d'injection. La pression élevée qui règne dans l'alimentation 15 de la buse est appliquée à la buse d'injection ainsi qu'à toute l'alimentation de buse 15. En aval, le chevauchement de la rainure de commande de fuite par la surface de commande 8, forme la conduite de fuite 18 de ma- nière étanche aussi longtemps que le perçage transversal inférieur 17 communique avec l'alimentation 13 venant de la chambre collectrice à haute pression. En actionnant l'actionneur dans la direction 23, le pous- soir 24 pousse l'élément d'étanchéité 22 en forme de bille contre son siège d'étanchéité 21 de sorte qu'une pression élevée s'établit dans la chambre de commande 4. La surface de commande 5 de la pièce de commande 3 en une seule partie ou le corps supérieur 27 et ainsi également le corps infé- rieur 28 reviennent contre leur siège. Le diamètre 1 formant siège s'applique contre la surface d'étanchéité 12 du boîtier de l'injecteur 1 et ferme la chambre de soupape 25 vis-à-vis du carburant à pression élevée de l'alimentation à haute pression 13. Le mouvement de fermeture de la pièce de commande 3 ou du corps 27, 28 est déclenché par la montée en pression dans la chambre de commande 4; ce mouvement est soutenu par la pression élevée appli- quée contre la surface de commande 8 par l'intermédiaire de l'alimentation 15 de la buse. Comme la surface de commande 8 de la pièce de commande 3 en une seule partie ou du corps supérieur 27 a diamètre plus grand que la partie inférieure de la pièce de commande 3 en une seule partie ou de la partie de commande 28, inférieure, on peut réaliser la fermeture de la pièce de commande 3; 27, 28 par la surface de com- mande 8, contre la surface formant siège 12 du boîtier 2 de l'injecteur 1. En même temps, la décharge en pression de l'alimentation 15 de la buse, lors de la fermeture de la chambre de soupape 25, décharge l'injecteur par le perçage transversal supérieur dans la chambre de fuite 10 s'étendant suivant une forme annulaire dans le boîtier 2. La rainure de commande de fuite laisse passer le volume de carburant de la décharge de pression par le perçage traversant entre le volume annulaire 10, la conduite de fuite 18 et le réservoir de carburant du véhicule. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur comportant une chambre de soupape (25) logée dans le boî- tier (2) de l'injecteur, sollicitée par l'alimentation (13, 26) à partir de la chambre collectrice à haute pression, cette chambre recevant une pièce de commande (3), mobile dans le boîtier (2) de l'injecteur lors de la décharge en pression d'une chambre de commande (4), pour solliciter une alimen- tation de buse (25) vers une buse d'injection, caractérisé en ce que la pièce de commande (3; 27, 28), en une ou plusieurs parties, prévue dans la plage de décharge de pression (10, 16) de l'alimentation de buse (15), comporte une surface de commande (8). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que î5 la surface de commande (8) est réalisée sur une rainure de commande de fuite prévue avec une extension axiale (9). 3 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la surface de commande (8) est plus grand que la chambre de soupape (25) qui entoure la pièce de commande (3) à l'intérieur de cette zone à haute pression. 4 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de commande (3), réalisée en une seule partie, est traversée par un perçage traversant (7) relié à l'alimentation à haute pression (13). ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le perçage traversant (7) comporte un organe d'étranglement d'alimentation (6) débouchant dans la chambre de commande (4). 6 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de commande (8) est sollicitée à partir d'une chambre annulaire de fuite (10) prévue du côté du boîtier, et cette chambre communique par une ouverture (16) à l'alimentation de buse (15) et par l'intermédiaire de celle-ci, elle reçoit une pression élevée lors de l'opération de fermeture de la pièce de commande (3; 27, 28). 7 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (2) de l'injecteur (1) est relié à une alimentation (26) latérale, conduite parallèlement à l'axe de symétrie à partir du branchement à haute pression (14), permettant d'agir sur la chambre de commande (4). 8 ) Injecteur selon la revendication 7, caractérisé par une pièce de commande en deux parties (27, 28) logée dans le boîtier (2) de l'injecteur (1). 9 ) Injecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps supérieur (27) comporte la surface de commande (8) suivant un diamètre supérieur à celui de la partie inférieure (28) dans la chambre de soupape (25). ) Injecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le corps supérieur (27) et le corps inférieur (28) appliqués l'un contre l'autre par leur surface plane dans le boîtier (2) effectuent des mouve- ments verticaux de même sens.