Brevet FR2828529A1 — publié le 20030214

corps de buse (4) dans la culasse. Etat de la technique L'invention concerne un accumulateur de carburant à haute pression pour un système d'indection de carburant d'un moteur à combustion interne, notamment un système d'indection de carburant à s rampe commune, comprenant un corps de base allongé, comportant une chambre accumulatrice s'étendant dans la direction longitudinale du corps de base pour le carburant à haute pression, et communiquant avec plusieurs branchements. Dans les systèmes d'indection à rampe commune, une o pompe à haute pression fournit le carburant à indecter à partir d'un réser- voir pour alimenter un accumulateur de carburant à haute pression, cen- tral, encore appelé rampe commune. Des conduites à haute pression partent de l'accumulateur de carturant à haute pression vers les diffé- rents indecteurs associés aux cylindres du moteur à combustion interne. s Selon les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, les indecteurs sont commandés séparément par l'électronique du moteur pour injecter du carburant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Le corps de base de l'accumulateur à haute pression est par exemple réalisé à partir d'un rondin venant de forge et la chambre o intérieure du corps de base est constituée par un perçage longitudinal réalisé dans le corps de base. Le corps de base ainsi obtenu est ensuite muni de perçages de branchement débouchant dans le perçage longitudi- nal. Un tel accumulateur de carburant à haute pression est par exemple connu selon le document DE 196 40 480 A1. Pour régler la pression dans s l'accumulateur de carburant à haute pression en fonction de l'état de charge du moteur à combustion interne, on utilise une soupape de régu- lation de pression selon l'état de la technique. Cette soupape comporte une partie de boîtier qui lui est propre et se raccorde soit à la pompe haute pression, soit que par l'intermédiaire de moyens de fixation, vissa bles, on peut la visser sur un branchement du côté extérieur du carburant haute pression. L'inconvénient de ces accumulateurs de carburant à haute pression, connus est que du fait de la pression élevée régnant dans la chambre de l'accumulateur, les étanchéités de la zone de branchement ss nocessitent une fabrication de grande précision pour l'accumulateur de carburant à haute pression et la soupape de régulation de pression, dont l'étanchéité, nécessite plusieurs éléments d'étanchéité. On rencontre en outre des difficultés au niveau du siège de soupape de la soupape de ré gulation de pression, car le siège de soupape est très fortement sollicité du point de vue thermique par le carburant à haute pression sortant de l'accumulateur à haute pression; cela influence de manière négative la régulation de pression de la chambre accumulatrice. Lorsqu'on visse la s soupape de régulation de pression sur le corps de base de l'accumulateur à haute pression, on engendre dans le corps de base des tensions mécani- ques qui peuvent conduire pendant le fonctionnement du système d'accumulateur à haute pression, au niveau de l'intersection des perçages de branchement et de la chambre accumulatrice, à des formations de fis o sures et des ruptures de la matière. Avantages de l' invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet un accumulateur de carburant à haute pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - le corps de base comporte une chambre de décharge relice à un bran- chement basse pression, un canal de sortie venant de la chambre ac- cumulatrice débouchant dans la chambre de décharge, et - pour ouvrir et fermer le canal de sortie, le corps de base (comporte une soupape de régulation de pression intégrée. o Selon d'autres caractéristiques avantageuses: - la soupape de régulation de pression comporte un organe de soupape coopérant avec un siège de soupape dans lequel débouche le canal de sortie venant de la chambre accumulatrice et une installation d'actionnement agissant sur l'organe de soupape, :5 - la chambre accumulatrice est formée par une cavité essentiellement cylindrique réalisée dans le corps de base, et à une extrémité de la ca vité cylindrique, le canal de sortie dérive parallèlement à l'ase central de la cavité cylindrique. Dans ce cas de préférence, une conduite de sortie reliée au branchement basse pression dérive de la chambre de décharge radialement par rapport à l'axe géométrique de la chambre accumulatrice. Grâce à une soupape de régulation de pression montée dans le corps de base de l'accumulateur de carburant à haute pression, on peut avantageusement supprimer une autre partie du boîtier, distincte pour la soupape de régulation de pression; cela réduit globalement le coût de fabrication de l'ensemble du système. Grâce au montage de la soupape de régulation de pression dans le corps de base de l'accumulateur de car burant à haute pression, on supprime également les joints compliqués prévus dans l'état de la technique au niveau du régulateur de pression. Comme lors du montage de la soupape de régulation de pression dans le corps de base de l'accumulateur de carburant à haute pression, il n'est pas prévu de liaison à vis, de manière avantageuse, les tensions de la ma s tière dans la zone de passage entre les perçages de branchement et la chambre accumulatrice de l'accumulateur de carburant à haute pression sont fortement réduites. La soupape de régulation de pression peut égale- ment être prévue à prosimité immédiate des perçages de branchement, ce qui permet d'avoir une chambre surtout très petite dans la direction lon o gitudinale du corps de base. Le montage de la soupape de régulation de pression dans le corps de base de l'accumulateur de carburant à haute pression permet en outre de façon avantageuse de stabiliser thermique- ment le siège de soupape, car la chaleur du siège de soupape est trans- mise au corps de base métallique. s Si l'actionneur est un électro-aimant avec une bobine ma gnétique et un induit soumis à l'action d'un ressort de soupape, cet induit agissant sur l'organe de soupape, de préférence l'induit comporte une pla que d'induit et un induit en forme de goujon monté coulissant dans un perçage relié à la chambre de décharge, et l'extrémité de l'induit en forme de goujon à l'opposé de la bobine électromagnétique agit sur l'organe de soupape. De façon avantageuse, la soupape de régulation de pression peut être réalisée comme une soupape électromagnétique dont l'électro- aimant est placé dans une cavité de la face frontale du corps de base et 2s est fermé par une pièce en forme de couvercle. Selon un exemple de réalisation avantageux, le corps de base comporte un branchement pour l'alimentation en carburant de fuite ou mazout de fuite, pour brancher la chambre de fuite réalisée dans le corps de base par l'intermédiaire du branchement d'une conduite d'alimentation. En fournissant le carburant de fuite qui est à une tempé- rature beaucoup plus faible que le carburant se trouvant dans la chambre accumulatrice, cela permet de refroidir le siège de soupape placé dans la chambre de décharge annulaire. Le carburant de fuite évacué par la con- duite d'alimentation s'écoule avec le carburant qui sort de la chambre ac 3s cumulatrice, et passe dans le canal de sortie par l'intermédiaire du branchement basse pression. Avantageu s ement la conduite d' alimentation relié e au bran - chement dérive de la chambre de décharge radialement par rapport à l'axe géométrique de la chambre accumulatrice, et le canal de sortie comporte un organe d'étranglement. Il est particulièrement avantageux de présenter un exemple de réalisation dans lequel la chambre de décharge, le canal de sortie de la s chambre accumulatrice et un segment d'une conduite de sortie reliant la chambre de décharge au branchement basse pression soient réalisés dans une pièce de soupape introduite et fermant à une extrémité le perçage lon gitudinal du corps de base formant la chambre accumulatrice. La réalisa tion du siège de soupape et du canal de sortie susceptible de comporter o un organe d'étranglement se réalise facilement et de façon économique dans la pièce de soupape. Le corps de base est muni d'un perçage longitu dinal traversant au moins un côté. Après la réalisation de la pièce de sou pape, on la glisse par l'extrémité ouverte du perçage longitudinal et on la relié de manière étanche à la paroi intérieure du perçage longitudinal. s Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une section du segment d'extrémité munie d'une sou pape de régulation de pression avec un accumulateur de carburant à haute pression selon l'invention, - la figure 2 est une section d'un second exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation La figure 1 est une section d'un accumulateur de carburant s à haute pression composé d'un corps de base 1 tubulaire, allongé, réalisé en métal comportant une chambre 2. La chambre 2 de cet exemple de réalisation est constituée par un perçage borgne 14 suivant l'axe géomé trique 10 et dont la section intérieure est circulaire. La section de la chambre 2 du corps de base 1 peut également avoir une forme différente d'une section circulaire par exemple une section elliptique. La chambre 2 ou chambre accumulatrice est reliée par une conduite haute pression non représentée à la sortie d'une pompe haute pression. Le branchement haute pression peut par exemple être prévu à l'extrémité de la chambre accumulatrice 2 non représentée à la figure 1. Le corps de base 1 com as porte dans son enveloppe 7 plusieurs adutages 4 avec chaque fois un per çage de branchement 3 relié à la chambre 2. Les ajutages de branchement 4 sont munis extérieurement d'un filetage et servent à brancher des con duites haute pression non représentées reliées aux indecteurs du système s de rampe commune. Par les perçages de branchement 3, le carburant est fourni de la chambre 2 de l'accumulateur de carturant à haute pression, pendant le fonctionnement, aux indecteurs du système à rampe commune. Selon la figure 1, l'extrémité 12 du perçage borgne 14 cons s tituant la chambre accumulatrice 2 comporte un canal de sortie 18 coaxial à l'axe géométrique 10 du perçage borgne 14 et comporte un or- gane d'étranglement 19. Ce canal sort de la chambre accumulatrice 3 et débouche dans un siège de soupape 24. Le siège de soupape 24 est prévu dans une chambre de décharge 20 reliée par une conduite de sortie 15 en o forme de perçage à un branchement basse pression 5 du corps de base 1. Le siège de soupape 24, le canal de sortie 18 et la chambre de décharge 20 de cet exemple sont réalisés dans le corps de base 2. Un branchement de carburant de fuite 6 est relié par une conduite d'alimentation 18 en forme de perçage à la chambre de décharge 20. La conduite d'alimentation 16 s est reliée à la chambre de décharge 20. La conduite d'alimentation 16 et la conduite de sortie 15 sont dirigées radialement par rapport à l'axe géomé- trique 10 de la chambre 2 en partant du canal de sortie 18. La chambre de décharge 20 est reliée par un perçage 11 coaxial à l'axe géométrique 10 à une cavité 25 en forme de pot réalisée au niveau de la face frontale g du corps de base 1. Le perçage 11 reçoit en coulissement un induit en forme de goujon 34 coopérant avec son extrémité débouchant dans la chambre de décharge 20 avec un organe de soupape 21 en forme de bille. La cavité du corps de base 1 reçoit un électro-aimant avec une bobine 32, un noyau magnétique 31 et une plaque d'induit 33. La cavité 25 est fermée s par un couvercle 8. Une collerette 13 périphérique du corps de base 1, au niveau de l'extrémité, forme une partie sertie entourant le couvercle 8. Un joint d'étanchéité 38 assure l'étanchéité du passage entre la paroi inté- rieure de la cavité 25 et le bord extérieur du couvercle 8. Les branche- ments 35 de la bobine 32 traversent par des cavités et rendus étanches du couvercle 8 pour dépasser la face frontale 9 du corps de base 1. Comme cela apparâîtra ci-après, l'induit en forme de goujon 34 est en saillie de la plaque formant induit 33 en direction de la chambre de décharge 20. La plaque d'induit 33 et l'induit en forme de goujon 34 relié à la plaque sont sollicités en permanence par un ressort de soupape 36 ss s'appuyant contre le couvercle 8 pour que lorsque l'électro-aimant est coupé de l'alimentation, l'induit en forme de goujon 34 pousse l'organe de soupape 21 contre le siège de soupape 24 et ferme le canal de sortie 18. Pour réduire la pression dans la chambre accumulatrice 2, on alimente en tension l'électro-aimant, si bien que la plaque d'induit 33 avec le goujon d'induit 34 se déplace vers la droite selon la figure 1 contre la force de ser- rage exercée par le ressort de soupape 36 et ouvre le canal de sortie 18. Le carburant qui s'échappe du canal de sortie 18 par l'organe d'étranglement s 19 arrive dans la chambre de décharge 20 et passe de là par la conduite de sortie 15 dans le branchement basse pression 5 de l'accumulateur à carburant à haute pression. Lorsqu'on coupe l'électro-aimant, la force dé- veloppée par le ressort de soupape 36 pousse l'organe de commande de soupape 21 contre le siège de soupape 24 et referme le canal de sortie 18. o Comme le montre la figure 1, le branchement 6 permet de récupérer le carburant de fuite (gazole de fuite) qui est à température plus faible que celle du carburant dans la chambre accumulatrice 2, pour as surer le refroidissement et stabiliser thermiquement le siège de soupape 24 dans la chambre de décharge 20. Comme cela apparat également à la s figure 1, on peut choisir une distance (a) entre le siège de soupape et le perçage de branchement 3 suivant, relativement faible, car on évite ainsi par le montage tel que représenté de la soupape de régulation de pression dans le corps de base 1, que des tensions ne soient transmises à la jonc- tion de la zone transitoire entre les perçages de branchement 3 et la o chambre accumulatrice 2. En variante de l'exemple de réalisation représenté, à la place de l'électro-aimant, on peut utiliser un actionneur piézoélectrique ou autre actionneur approprié pour déplacer l'organe de soupape. La figure 2 montre un exemple de réalisation particulière s ment avantageux. Dans cet exemple de réalisation, le perçage borgne 14 est un perçage traversant arrivant jusqu'au niveau de la cavité 25 de la face frontale 8 du corps de base 1. On peut également à partir de la face frontale 9 du corps de base 1 selon la figure 2, réaliser un perçage borgne dans ce corps de base 1. De plus, la cavité 25 peut avoir le même rayon so intérieur que le perçage 14, ce qui simplifie l'usinage. Selon la figure 2, à partir de la face frontale 9 du corps de base 1, on a introduit une pièce formant soupape 40 dans le perçage longitudinal 14. Cette pièce ferme l'extrémité du perçage longitudinal. La pièce formant soupape a une forme cylindrique et comporte un perçage central 11 reliant une face frontale 22 ss de la pièce de soupape à une chambre de décharge 20 à l'intérieur de la pièce de soupape 40. La chambre de décharge 20 est reliée par un canal de sortie 18 muni d'un organe d'étranglement 19, canal coaxial au perçage 11, à la face frontale 12 de la pièce de soupape 40, cette seconde face frontale 12 étant tournée vers la chambre accumulatrice 2. Radialement par rapport à l'axe du perçage 11, et ainsi également radialement par rap- port à l'axe du perçage longitudinal 2, des perçages de branchement 15a, 16a partent de la pièce formant soupape. Ces perçages de branchement s sont alignés sur des perçages 15, 16 du corps de base 1. De manière avantageuse, la pièce de soupape 40 avec le siège de soupape 24, le canal de sortie 18 et la pièce de soupape 19 peuvent être réalisés à l'extérieur du corps de base 1, en un matériau très réfractaire de préférence un métal avant d'être introduits dans le corps de base 1. L'enveloppe extérieure 41 o de la pièce de soupape peut par exemple être reliée de manière étanche à la paroi intérieure du perçage longitudinal 14 par des techniques d'assemblage telles que le soudage, le brasage, le frettage ou autres. Selon les figures 1 et 2, on peut également prévoir une bro- che de centrage 37 par exemple une extrémité redressée du ressort de s soupape 36 passant par une découpe de la plaque d'induit 33 et pénétrant dans un perçage 28 au fond de la cavité 25 ou dans un perçage de la face frontale 22 de la pièce de soupape 40. La broche de centrale 37 sert de protection contre la rotation de la plaque d'induit 33. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Accumulateur de carburant à haute pression pour un systéme d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne, notamment un systéme d'injection de carburant à rampe commune, comprenant un s corps de base ( 1) allongé, comportant une chambre accumulatrice (2) s'étendant dans la direction longitudinale du corps de base pour le carbu rant à haute pression, et communiquant avec plusieurs branchements (3), caractérisé en ce que - le corps de base (1) comporte une chambre de décharge (20) reliée à un branchement basse pression (5), un canal de sortie (18) venant de la chambre accumulatrice (2) débouchant dans la chambre de décharge (20), et - pour ouvrir et fermer le canal de sortie (18), le corps de base (1) com- porte une soupape de régulation de pression (21, 23, 24) intégrée. 2 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, . , caracter:rse en ce que la soupape de régulation de pression comporte un organe de soupape (21) coopérant avec un siege de soupape (24) dans lequel débouche le canal de sortie ( 18) venant de la chambre accumulatrice (2) et une installation d'actionnement (23) agissant sur l'organe de soupape (21). 3 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, 2s caractérisé en ce que la chambre accumulatrice (2) est formée par une cavité essentiellement cylindrique réalisce dans le corps de base (1), et à une extrémité (12) de la cavité cylindrique, le canal de sortie (18) dérive parallelement à l'ase cen- tral (10) de la cavité cylindrique. 4 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' une conduite de sortie (15) relice au branchement basse pression (5) dé rive de la chambre de décharge (20) radialement par rapport à l'axe géo 3s métrique (10) de la chambre accumulatrice (2). ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'actionneur (23) est un électro-aimant avec une bobine magnétique (31, 32) et un induit (33, 34) soumis à l'action d'un ressort de soupape (36), cet induit agissant sur l'organe de soupape (21). 6 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'induit comporte une plaque d'induit (33) et un induit en forme de goujon (34) monté coulissant dans un perçage (31) relié à la chambre de décharge (20), et l'extrémité de l'induit en forme de goujon à l'opposé de la bobine o électromagnétique (31, 32) agit sur l'organe de soupape (21). 7 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'électro-aimant (31, 32) est logé avec la plaque d'induit (33) dans une ca- vité (25) réalisce dans une face frontale (9) du corps de base (1), cette ca- vité étant fermoe par une pièce en forme de couvercle (8). 8 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de base (1) comporte un branchement (6) pour l'alimentation en carburant de fuite, ce branchement (6) étant relié à la chambre de dé- charge (20) par une conduite d'alimentation (16). 9 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 8, 2s caractérisé en ce que la conduite d'alimentation (19) reliée au branchement (6) dérive de la chambre de décharge radialement par rapport à l'axe géométrique (10) de la chambre accumulatrice (2). 10 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre accumulatrice (2) est réalisée dans le corps de base (1) par un perçage longitudinal (14) et une extrémité de cette chambre est fermée par une pièce de soupape (40) placée dans le pergage longitudinal (14), et au moins le canal de sortie (18), la chambre de décharge (20) et un segment (15a) d'une conduite de sortie (15) reliant la chambre de décharge (20) au branchement basse pression (15), sont réalisés dans la pièce de soupape (4o). 11 ) Accumulateur de carburant à haute pression scion la revendica tion 10, caractérisé en ce que la pièce de soupape (40) a une enveloppe extérieure (41) essentiellement cylindrique relice de manière étanche à la paroi intérieure du perçage lon gitudinal (14). 12 ) Accumulateur de carburant à haute pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que