Brevet FR2824110A1 — publié le 20021031

que ledit élément Dormant piston (52) fait corps avec ledit pointeau (l). 282411 0 Domaine technique La présente invention concerne un indecteur de carburant pour injecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant un organe de soupape dont les segments de guidage sont entourés par le corps de l'injecteur ainsi qu'une chambre de commande qui commande le mouvement d'une aiguille de buse dans le corps d'injecteur, la chambre de commande ayant une sortie libérée ou obturée par l'organe de soupape, cette sortie étant munie d'un premier étranglement de sortie de section A. o Dans les véhicules automobiles équipés d'un moteur à combustion interne à compression d'air, on utilise des systèmes d'indection de carburant dont les indecteurs sont alimentés en carburant avec interposition d'une chambre collectrice à haute pression encore ap pelée rampe commune. Le début de l'indection et la quantité à injecter s (dose d'indection) sont réglés par l'indecteur commandé électriquement. Les injecteurs de carburant sont montés dans la culasse du moteur sans né cessiter de modification importante. Suivant l'application, qu'il s'agisse d'un véhicule de tourisme ou d'un véhicule utilitaire, on peut influencer l'indection en agissant sur l'indecteur. Le document EP O 994 248 A2 concerne un indecteur de carburant avec un profil d'indection défini par un actionneur piézo électrique. Le corps de cet indecteur de carburant comporte un orifice d'éjection. Le corps de l'indecteur reçoit une aiguille de buse ou d'indecteur mobile entre une position de libération de l'orifice d'éjection et une posi 2s tion de fermeture de cet orifice suivant un mouvement de va et vient. Un actionneur piézo-électrique est logé dans le corps de l'indecteur et se dé place entre une position active et une position inactive. Un élément de couplage relie l'aiguille de l'indecteur et l'actionneur piézo- électrique pour transformer le mouvement de l'actionneur piézo-électrique en un mouve so ment plus grand de l'aiguille de buse. Le document DE 198 35 494 Al concerne un ensemble pompe-buse. Cet ensemble sert à l'alimentation en carburant d'une chambre de combustion dans un moteur à combustion interne à injection directe; cet ensemble comprend une unité de pompe pour fournir la pres ss sion d'injection et pour indecter le carburant par la buse d'injection dans la chambre de combustion. Il est également prévu une unité de commande avec une soupape de commande. Celle-ci est réalisée comme soupape de type A, c'est-à-dire s'ouvrant vers l'extérieur; il est également prévu une 282411 0 unité d'actionnement de la soupape pour commander la montée en pres- sion dans l'unité de pompe. Pour créer une unité pompe-buse avec une unité de commande de construction simple, à faible encombrement, et à temps de réponse particulièrement court, il est proposé de réaliser l'unité s d'actionnement comme actionneur piézo-électrique. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un indecteur de carburant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un autre étranglement de sortie intégré dans l'organe de soupape, peut-être commuté en série avec o le premier étranglement logé dans la sortie de la chambre de commande. L'indecteur de carburant selon l'invention offre l'avantage principal que, d'une part, grâce à l'intégration d'un étranglement de sortie dans l'organe de soupape de la soupape de commande, on réalise un in- jecteur de carburant de construction particulièrement compacte avec un s nombre réduit de pièces; d'autre part, le montage en série des étrangle- ments de sortie en aval de la chambre de commande permet de former le profil de la courbe d'indection. Avantageusement, la section As de l'autre étranglement de sortie est inférieure à la section A du premier étranglement de sortie. De o plus, l'organe de soupape comporte un premier siège et en regard de celui- ci un second siège; le premier siège de l'organe de soupape est réalisé sur une chemise ou sur le corps d'indecteur et le second siège de l'organe de soupape est réalisé sur le corps d'indecteur. La soupape de commande logée dans le corps de l'indecteur s peut étre réalisée de préférence sous la forme d'un distributeur à 3/3 voies commuté dans plusieurs positions par un actionneur piézo- électrique. Pour cela, le corps de soupape comporte deux surfaces formant siège placées l'une en regard de l'autre et qui coopèrent avec un siège cor- respondant respectif du botier de l'indecteur. La chambre de commande se décharge en pression par une sortie dont la libération ou la fermeture se font par l'intermédiaire de l'organe de soupape. La sortie de la chambre de commande comporte un étranglement de sortie. L'étranglement de sortie, prévu dans l'organe de soupape de la partie de commande, peut étre bran- ché en série sur l'étranglement de sortie prévu dans la sortie de la cham ss bre de commande. L'étranglement de sortie intégré dans le corps de soupape de commande est de section beaucoup plus petite que l'organe d'étranglement logé dans la sortie de la chambre de commande de sorte que les étranglements de sortie branchés en série règlent des débits diffé 282411 0 rents entraînant des conditions de pression différentes dans la chambre de commande; une telle aiguille de buse ainsi commandée permet de for- mer le profil d'indection de cet indecteur de carburant. Selon l'invention également, l'organe de soupape sollicité par un élément de rappel peut commuter dans plusieurs commutations dans le corps d'indecteur à l'aide d'un actionneur. Dans une première po- sition de commutation, l'organe de soupape est relié à son premier siège et la chambre de commande s'alimente en volume de commande. Dans une seconde position de commutation de l'organe de soupape, la chambre de o commande est déchargée en pression par la sortie entre le premier siège libéré et le second siège, libéré. Dans une troisième position de commuta- tion de l'organe de soupape, celui-ci est relié à son second siège et la dé- charge en pression de la chambre de commande se fait par la sortie dont le premier étranglement de sortie est en série avec le second étranglement s de sortie de l'organe de soupape. La soupape de commande, de préférence en forme de distri- buteur à 3/3 voies, peut coopérer avec son siège supérieur pour remplir la chambre de commande avec un volume de commande et l'établissement d'une pression, l'aiguille d'inUecteur venant de façon correspondante dans o sa position de fermeture. Lorsque l'organe de soupape est mis par l'actionneur dans sa position de libération contre le siège supérieur, la pre s sion de la ch ambre de command e se d é charge à travers l' étrangl ement de sortie de la sortie de la chambre de commande; l'aiguille de la buse passe dans la chambre de commande et l'indection commence. s Au contraire, lorsque l'organe de soupape de la soupape de commande vient contre son siège inférieur, la pression peut s'établir dans la chambre de commande par le montage en série des étranglements dans la sortie de la chambre de commande et dans l'organe de soupape. En fonction des sections des étranglements de sortie on aura différents débits produisant une décharge en pression de la chambre de commande en fonction des débits; cela se traduit à son tour par des courses différentes de l'aiguille de buse de l'injecteur. Ainsi, par la commande du mouvement de l'aiguille de buse on adapte la quantité à inJecter dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne suivant le déroulement de la 3s combustion, ou on peut influencer de manière correspondante le dérou- lement de la combustion, pour éviter par exemple une émission inaccep- table d'hydrocarbure dans les gaz d'échappement. Dessins 282411 0 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans l'unique figure. La figure est une section de l'injecteur de carburant selon l'invention dont la partie de commande est guidée d'un côté par un seg s ment de guidage dans le corps de l'indecteur, et de l'autre, par un autre segment de guidage dans une chemise. Description des modes de réalisation La figure montre un injecteur de carburant pour indecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion in o terne avec une partie de commande à deux segments de guidage. Un indecteur de carburant selon la figure 1 comprend un corps d'indecteur 2 ainsi qu'un actionneur logé dans celui-ci et agissant sur l'organe de soupape 5. Comme actionneur on utilise soit des électro- vannes, des actionneurs piézo-électriques ou des démultiplicateurs hy S drauliques/mécaniques avec lesquels on imprime à l'organe de soupape 5, logé dans le corps d'indecteur 2, un mouvement d'ouverture ou de ferme- ture. Dans la vue de la figure 1 un actionneur non représenté agit dans la direction de la flèche sur la face supérieure 4 de l'organe de soupape 5. Pour faciliter le montage de l'organe de soupape 5 dans le o corps d'indecteur 2 on a logé le segment de guidage 31 de l'organe de sou- pape 5 dans une chemise 6 alors que l'autre segment de guidage 25 de l'organe de soupape 5 est reçu directement dans le perçage du corps d'indecteur 2. L'organe de soupape 5 est ainsi guidé en deux points dans le corps d'indecteur 2. La chemise 6, qui entoure le segment de guidage 31 de s l'organe de soupape 5, est munie d'un perçage 8 qui débouche dans une chambre annulaire 7 entourant la chemise 6. Un perçage 9 est issu de la chambre annulaire 7 du corps d'injecteur 2. Ce perçage relie la chambre annulaire 7 à la sortie de carburant de fuite. Les segments de guidage 24, 31 de l'organe de soupape 5 se poursuivent par des rétrécissements 29 qui rejoignent une zone de grand diamètre de l'organe de soupape 5. Dans cette zone de grand diamètre (ou de diamètre agrandi), l'organe de sou- pape 5 présente une surface annulaire sensiblement conique coopérant, d'une part, avec un premier siège 10 réalisé dans la chemise 6, et, d'autre part, avec un second siège 15 réalisé sur le corps d'injecteur 2. La zone de 3s diamètre renforcé de l'organe de soupape 5 est traversée par un perçage 12; au niveau de l'embouchure 31 ce perçage est en regard d'une sortie 16 de la chambre de commande 19 avec un second étranglement de sortie 17 dont la section A est identifiée par la référence 18. s Sous la zone de diamètre augmenté de l'organe de soupape on a un point d'étranglement 29 qui rejoint de son côté un segment de guidage 24 de l'organe de soupape 5; celui-ci est reçu directement, sans l'intermédiaire d'une chemise, dans le perçage 25 du boitier du corps s d'injecteur 2. Un élément de rappel 28 est appliqué contre la surface frontale inférieure de l'organe de soupape 5; cet élément de rappel est de préférence en forme de ressort spirale. L'élément de rappel 28 s'appuie d'un côté contre la surface frontale du segment de guidage 24 de l'organe de soupape 5 et de l'autre côté contre le front d'une cavité 26 du boitier 2 o de l'injecteur. Une sortie de carburant de fuite 27 dérive de la cavité 26 permettant au carburant de revenir au réservoir. Au niveau du rétrécissement inférieur 29 de l'organe de soupape 5 de l'indecteur 1 débouche une sortie 16. La chambre de com mande 19 se décharge en pression par la sortie 16 et à travers le premier S élément d'étranglement 13 de section A (référence 14) prévu dans cette sortie. La chambre de commande 19, réalisée dans le corps 2 de l'indecteur, est délimitée, d'une part, par la paroi du corps 2 de l'injecteur, et, d'autre part, par la surface frontale 21 d'une aiguille de buse 20 non représentée complètement. La chambre de commande 19 reçoit du carbu rant à haute pression par une conduite d'alimentation avec interposition d'un étranglement d'alimentation 22 de section d'étranglement 23. La section A du premier étranglement de sortie 13 intégrée à la sortie 16 de la chambre de commande 19 est une section plus grande que la section A (18) du second élément d'étranglement de sortie 17 (ou s étranglement de sortie) intégré dans la zone de grand diamètre de l'organe de soupape 5. La sortie 16 par laquelle la chambre de commande 19 peut étre déchargée à travers le premier étranglement de sortie 13 débouche dans l'embouchure 30 de l'injecteur 2; cette embouchure se trouve en re gard d'un rétrécissement inférieur 29 de l'organe de soupape 5. Le fonctionnement de l'indecteur de carburant 1 selon l'invention pour indecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne est le suivant: A l'aide de l'actionneur non représenté, qu'il s'agisse d'un actionneur piézo-électrique ou d'un actionneur électromagnétique, 3s l'organe de soupape 5 de la soupape de commande réalisce de préférence comme soupape à 3/3 voies peut étre déplacé dans trois positions de commutation. Dans la première position de commutation, la partie de diamètre augmentée de l'organe de soupape 5 s'appuie contre le siège 10 282411 0 de la chemise 6 placée dans le corps d'indecteur 2. La sortie du carburant du volume annulaire 11 entourant l'organe de soupape 5 dans le corps d'indecteur 2 en direction de la sortie de carburant 9 n'est alors plus pos- sible; par l'arrivée de la chambre collectrice à haute pression qui com s porte un étranglement d'alimentation 22 à section d'étranglement 23, la pression s'établit dans la chambre de commande 19. L'aiguille de buse 20, dont la surface frontale 21 pénètre dans la chambre de commande 19, est poussée dans sa position de fermeture. dans la première position de commutation de l'organe de soupape 5 de la soupape à 3/3 voies, le se o cond siège 15 est ouvert. Lorsque l'actionneur piézo-électrique 3 commande l'organe de soupape 5 de la soupape à 3/3 voies dans la direction de la flèche re- présentée à la figure 1, l'organe de soupape 5 se dégage du siège 10 mais le second siège 15 sous la zone de diamètre augmenté de l'organe de sou pape 5 ne se ferme pas. Dans la seconde position de commutation on a ainsi une décharge en pression de la chambre de commande 19 à travers le premier étranglement 13 de la sortie, la chambre annulaire 11, le pre- mier siège 10 en position ouverte, le perçage 8 de la chemise 6 et sortie du carburant par le perçage de fuite 9. Du fait de cette décharge de pression o de la chambre de commande 19 produite uniquement par le premier étranglement de sortie 13, l'aiguille de buse 20 remonte dans la chambre de commande 19 et libère ainsi les orifices d'éjection débouchant dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne; cela signifie que l'indection commence dans la chambre de combustion. s Dans une troisième position de commutation, l'organe de soupape 5, actionné par l'actionneur non représenté ici, dans la direction de la flèche, s'applique contre son autre siège 15 entre la face inférieure de la zone de diamètre agrandi de l'organe de soupape 5 et l'arête du boîtier du corps de l'injecteur 2 avec laquelle il coopère. Dans cette troisième po so sition de commutation de l'organe de soupape 5 de la soupape à 3/3 voies, le premier étranglement de sortie 13 de la sortie 16 de la chambre de commande 19 et le second étranglement de sortie 17 intégré dans l'organe de soupape 5 sont en série. En réalisant la surface de la section A(14) du premier organe d'étranglement 13 et la surface de section 18 (A) ss beaucoup plus petite du second étranglement de sortie 17 dans l'organe de soupape 5, lorsque ce dernier se trouve dans sa troisième position de commutation, on aura des débits étranglés différents dans le premier étranglement 13 et dans le second étranglement 17 branchés en série. Du 282411 0 fait des débits différents à travers le premier étranglement de sortie 13 ou le second étranglement de sortie 17 on aura une variation progressive cor- respondante de pression dans la chambre de commande 19 qui est ali- mentée constamment par l'arrivée de la chambre collectrice à haute s pression à travers l'étranglement d'alimentation 22. Suivant la réalisation de la section d'étranglement A ou A du premier étranglement de sortie 13 ou du second étranglement de sortie 17 intégré dans l'organe de sou- pape 5, l'aiguille 20 se déplace dans sa direction de fermeture puisque la décharge en pression de la chambre de commande 19 pour les étrangle o ments en série 13, 17 est considérablement ralentie; la quantité indectée dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne est ainsi diminuée. La solution selon l'invention d'un autre étranglement de sortie 17 intégré dans l'organe de soupape 5 d'un distributeur à 3/3 voies et dont la section Aa (18) est inférieure à la section Ar (14) du premier étranglement de sortie 13 permet de réaliser une mise en forme de l'indection. La mise en forme du profil d'injection dépend alors du dimen- sionnement des sections d'étranglement A, As du premier étranglement de sortie 13 de la sortie 16 de la chambre de commande 19 ou du dimen o sionnement de la section de l'autre étranglement 18 de l'organe de sou- pape 5. En plus de la possibilité de former le profil d'injection, la solution selon l'invention se caractérise également en ce que l'intégration du se- cond étranglement de sortie 17 dans l'organe de soupape 5 permet de réa- liser une soupape ou indecteur de construction très compacte composé s d'un nombre réduit de pièces. 282411 0 NOMENCLATURE 1. injecteur de carburant s 2. corps d'injecteur 3. actionneur piézoélectrique 4. face frontale 5. organe de soupape 6. chemise 0 7. chambre annulaire 8. perçage de sortie 9. sortie de carburant 10. premier siège 11. chambre de soupape s 12. perçage 13. premier étranglement de sortie 14. section A, 15. second siège 16. sortie de la chambre de commande 17. second étranglement de sortie 18. section A2 19. chambre de commande 20. aiguille de buse 21. surface frontale de l'aiguille de buse 22. étranglement d'alimentation 23. section de l'étranglement d'alimentation 24. segment de guidage 25. perçage du boîtier 26. chambre de fuite de carburant 27. autre sortie de carburant de fuite 28. élément de rappel 29. rétrécissement 30. embouchure de sortie 31. autre segment de guidage 282411 0 REVEND I CATI ONS 1 ) Indecteur de carburant pour indecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comprenant un organe de soupape (5) dont les segments de guidage (24, 31) sont entourés par le s corps (2) de l'indecteur ainsi qu'une chambre de commande (19) qui com mande le mouvement d'une aiguille de buse (20) dans le corps d'inJecteur (2), la chambre de commande ayant une sortie (16) libérée ou obturée par l'organe de soupape (5), cette sortie étant munie d'un premier étrangle ment de sortie (13) de section A, o caractérisé en ce qu' un autre étranglement de sortie (17) intégré dans l'organe de soupape (5), peutêtre commuté en série avec le premier étranglement (13) logé dans la sortie (16) de la chambre de commande (19). s 2 ) Indecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section A de l'autre étranglement de sortie (17) est inférieure à la sec tion A du premier étranglement de sortie (13). o 3 ) Indecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de soupape (5) comporte un premier siège (10) et en regard de celui-ci un second siège (15). s 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier siège (10) de l'organe de soupape (5) est réalisé sur une chemise (6) ou sur le corps d'injecteur (2) et le second siège (15) de l'organe de sou pape (5) est réalisé sur le corps d'injecteur (2). ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de soupape (5) sollicité par un élément de rappel (28) peut com muter dans plusieurs commutations dans le corps d'injecteur (2) à l'aide s d'un actionneur (3). 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que 282411 0 dans une première position de commutation, l'organe de soupape (5) est relié à son premier siège (10) et la chambre de commande (19) s'alimente en volume de commande. s 7 ) Indecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans une seconde position de commutation de l'organe de soupape (5), la chambre de commande (19) est déchargée en pression par la sortie (16) entre le premier siège (10) libéré et le second siège (15), libéré. 8 ) Injecteur de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans une troisième position de commutation de l'organe de soupape (5), celui-ci est relié à son second siège (15) et la décharge en pression de la lS chambre de commande (19) se fait par la sortie (16) dont le premier étran glement de sortie (13) est en série avec le second étranglement de sortie