Brevet FR2843617A1 — publié le 20040220

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne comportant un corps d'injecteur dont un perçage reçoit de manière coulissante longitudinalement, une ai5 guille d'injecteur, cette aiguille ayant un segment en forme de piston et son extrémité située du côté de la chambre de combustion ayant une surface d'étanchéité essentiellement conique par laquelle l'aiguille coopère avec le siège de soupape et commande ainsi l'ouverture d'au moins un orifice d'éjection. On connaît de tels injecteurs de carburant par exemple selon le document DE-100 24 703-A1. Un tel injecteur de carburant comporte un corps muni d'un perçage recevant en coulissement longitudinal une aiguille d'injecteur. L'aiguille d'injecteur a un segment en forme de piston et son extrémité située du côté de la chambre de combustion rejoint 1s une surface d'étanchéité de soupape essentiellement conique. L'aiguille d'injecteur coopère par sa surface d'étanchéité conique avec un siège d'étanchéité réalisé dans le corps de l'injecteur pour commander ainsi l'ouverture d'au moins un orifice d'éjection. L'injecteur de carburant, connu présente toutefois 20 l'inconvénient d'une masse relativement importante pour l'aiguille ce qui limite la rapidité du mouvement d'ouverture et de fermeture et nécessite la mise en oeuvre d'efforts importants pour déplacer l'aiguille. Une masse élevée de l'aiguille limite ainsi la vitesse d'ouverture et de fermeture de l'injecteur de carburant et ainsi l'intervalle de temps minimum entre deux 25 injections. De plus, l'aiguille d'injecteur du produit est relativement rigide ce qui lorsque l'aiguille rencontre le siège produit des vibrations dans l'aiguille. Ces vibrations entraînent une usure entre la surface d'étanchéité et le siège de soupape. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une aiguille d'injecteur du type défini cidessus, caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur présente dans son segment en forme de piston au moins deux perçages transversaux. L'injecteur selon l'invention offre l'avantage de pouvoir ré35 gler de manière précise la rigidité longitudinale de l'aiguille et de réduire considérablement la masse de l'aiguille par rapport à celle de l'état de la technique. Pour cela l'aiguille d'injecteur présente dans son segment en forme de piston, au moins deux perçages transversaux. La réduction de la masse de l'aiguille d'injecteur permet d'atteindre une dynamique plus élevée de l'aiguille pour une matière inchangée et ainsi une ouverture et une fermeture plus rapides de l'injecteur. Cela permet une succession plus rapide de phases d'injection. Cela permet également des injections de carbu5 rant réparties entre plusieurs injections partielles. Du fait de la réduction de la rigidité longitudinale de l'aiguille d'injecteur on obtient en outre que les vibrations de pression engendrées par la rencontre de l'aiguille et du siège de soupape puissent être absorbées par l'aiguille et être ainsi compensées. Cela diminue l'usure entre la surface du siège de soupape et le 10 siège de soupape augmentant ainsi la durée de vie de l'injecteur. Selon un premier développement avantageux, l'aiguille d'injecteur comporte plusieurs perçages transversaux et les perçages transversaux voisins sont tournés l'un par rapport à l'autre d'un certain angle. Cette réalisation des perçages transversaux réduit la rigidité longi15 tudinale sans que la rigidité transversale ne présente une direction préférentielle. Il est particulièrement avantageux que l'angle des perçages transversaux voisins soient au moins approximativement égal à 90 . Selon un autre développement avantageux, les perçages transversaux ont un diamètre représentant entre 0,2 et 0,4 fois le diamè20 tre de l'aiguille d'injecteur. On obtient dans ces conditions, d'un côté une réduction importante du poids et de l'autre l'affaiblissement mécanique de l'aiguille d'injecteur est très faible ce qui permet d'avoir pratiquement une résistance inchangée. Dessin La présente invention sera décrit ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention. Description de l'exemple de réalisation La figure unique montre une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention. Un corps d'injecteur 1 est serré avec interposition d'un disque d'étranglement 3 contre un corps de fixation d'injecteur 2. Ce montage se fait à l'aide d'un écrou chapeau 5 appliqué contre le corps d'injecteur 1 35 et qui est vissé au corps de support d'injecteur 2. Le corps d'injecteur 1 comporte un perçage 8 dont l'extrémité située du côté de la chambre de combustion est délimitée par un siège de soupape 19 principalement conique. Plusieurs orifices d'éjection 17 partent du siège de soupape 19. En position de montage de l'injecteur, ces orifices débouchent dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Le perçage 8 reçoit une aiguille d'injecteur 10 en forme de piston, coulissant longitudinalement. Cette aiguille a un axe longitudinal 11 et son extrémité située du 5 côté de la chambre de combustion présente une surface d'étanchéité 22 essentiellement conique par laquelle l'aiguille 10 coopère avec le siège de soupape 19. L'aiguille d'injecteur 10 présente un segment de guidage 210. Ce segment est guidé dans un segment de guidage 108 du perçage 8. Le segment de guidage 210 de l'aiguille 10 comporte plusieurs zones meulées 10 34 permettant au carburant de passer entre l'aiguille 10 et la paroi du segment de guidage 108. Partant du segment de guidage 210, l'aiguille d'injecteur 10 diminue de section vers le siège de soupape 19 en formant un épaulement de pression 24 pour rejoindre une tige 110 de diamètre réduit. Cette tige rejoint la surface d'étanchéité 22. Entre la tige 110 et la 15 paroi du perçage 8 on a un canal annulaire 27 permettant au carburant d'arriver dans les orifices d'injection 17. Le perçage 8 s'élargit à son extrémité opposée à celle de la chambre de combustion pour former une chambre à ressort 25. La chambre à ressort 25 reçoit un manchon 29 qui entoure le segment de ressort 20 310 de l'aiguille 10 et guide l'aiguille 10 de manière étanche. Le segment de ressort 310, le segment de guidage 210 et la tige 110 forment le segment de l'aiguille d'injecteur 10 en forme de piston. Le manchon 29, le côté frontal de l'aiguille d'injecteur 10 à l'opposé de la chambre de combustion et le disque d'étranglement 3 délimitent une chambre de com25 mande 14 dont la pression peut être commandée à l'aide d'une soupape de commande 15 prévue dans le corps de support d'injecteur 2. A côté du manchon 29, l'aiguille 10 est entourée par une bague d'appui 30 qui s'appuie contre un épaulement de l'aiguille 10; entre cette bague d'appui et le manchon 29 on a un ressort de fermeture 32 entourant l'aiguille 30 d'injecteur 10. Ce ressort étant précontraint. La chambre à ressort 25 peut se remplir avec du carburant à haute pression par le canal d'alimentation 12 passant par le corps de fixation de l'injecteur 2 et le disque d'étranglement 3. La chambre à ressort 25 et ainsi le canal annulaire 27 sont 35 alimentés en permanence en carburant mis à la pression d'injection par l'intermédiaire du canal d'alimentation 12. Lorsque l'injecteur de carburant est fermé, il règne une pression élevée dans la chambre de commande 14. Cette pression pousse l'aiguille 10 en même temps que la force développée par le ressort de fermeture 32 contre le siège de soupape 19 de manière à fermer les orifices d'éjection 17. Pour injecter du carburant, on décharge la chambre de commande 14 par l'intermédiaire de la soupape de commande 15. La force 5 hydraulique du carburant dans la chambre à ressort 14 et dans le canal annulaire 27 avant tout la pression appliquée contre l'épaulement de pression 24 pousse l'aiguille 10 en direction de la chambre de commande 14 en l'écartant ainsi du siège de soupape 19. Le carburant sort ainsi du canal annulaire 27 entre la surface d'étanchéité de soupape 22 et le siège 10 de soupape 19 pour arriver dans les orifices d'éjection 17 par lesquels le carburant est éjecté dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. La pression régnant dans la chambre à ressort 25 et/ou dans le canal annulaire 27 est maintenue pendant l'injection par la four15 niture de carburant. Au niveau du segment de guidage 108 du perçage 8, le carburant passe sur les parties meulées 34, la section de passage formée par les parties meulées 34 étant globalement suffisantes pour qu'à la charge maximale du moteur à combustion interne, suffisamment de carburant puisse arriver dans le canal annulaire 27 pour y maintenir la pres20 sion d'injection. Pour fermer l'injecteur de carburant, on augmente de nouveau la pression dans la chambre de commande 14 de sorte que l'aiguille d'injecteur 10 revient en appui contre le siège de soupape 19. Lorsque l'aiguille d'injecteur 10 rencontre le siège de soupape 19 ce qui se fait à une vitesse très élevée à cause des durées de fer25 meture extrêmement réduites, l'aiguille 10 entre en oscillations. Ces oscillations de pression de l'aiguille d'injecteur 10 peuvent provoquer une usure entre la surface d'étanchéité 22 et le siège de soupape 19 car à cet endroit, on a un léger mouvement de la surface d'étanchéité 22 par rapport au siège de soupape 19. Pour amortir ces vibrations et diminuer ainsi 30 les sollicitions au niveau de la pointe, l'aiguille d'injecteur 10 comporte plusieurs perçages transversaux 40. Ces perçages transversaux 40 augmentent l'élasticité longitudinale de l'aiguille d'injecteur 10 de manière à absorber les oscillations de pression de l'aiguille 10 et de les compenser pour réduire l'usure au niveau du siège de soupape 19. Il est particuliè35 rement avantageux de prévoir au moins deux perçages transversaux 40 car alors la matière qui subsiste entre les deux perçages transversaux 40 fonctionne comme un levier et assure ainsi une élasticité longitudinale importante. Des perçages transversaux 40 peuvent comme le montre la figure 1, être prévus à la fois dans la zone de la tige 110, dans le segment de guidage 210 et/ou dans le segment élastique 310 c'està-dire dans le segment de l'aiguille d'injecteur 10 en forme de piston. Les perçages transversaux 40 ont en outre l'avantage de 5 diminuer la masse de l'aiguille d'injecteur 10. Pour des opérations d'injections qui se suivent rapidement comme dans les systèmes d'injection actuels dits à rampe commune, il faut que l'aiguille d'injecteur 10 glisse très rapidement de la position d'ouverture à la position de fermeture. Plus la masse en mouvement est faible et les forces importantes et 10 plus rapidement l'injecteur pourra s'ouvrir et se fermer. Si l'aiguille d'injecteur 10 a une masse relativement importante, il faut appliquer les forces importantes et le mouvement de l'aiguille 10 demandera beaucoup d'énergie cinétique. Cette énergie cinétique doit être absorbée au moment de la rencontre avec le siège de soupape 19 ce qui se traduit par une usure importante au niveau du siège de soupape 19. Au contraire si l'aiguille d'injecteur 10 a une faible masse, à la même vitesse elle aura moins d'énergie cinétique et ainsi la sollicitation lorsque l'aiguille 10 rencontre le siège de soupape 19 sera diminuée d'autant. Les perçages transversaux 40 sont prévus dans la tige 110 20 pour que des perçages transversaux voisins 40 sont tournés l'un par rapport à l'autre d'un angle cx. Les perçages transversaux 40 sont réalisés pour être perpendiculaires à l'axe longitudinal 11 de l'aiguille d'injecteur 10. On peut également prévoir des perçages transversaux 40 faisant un angle différent de 90 par rapport à l'axe longitudinal 11 de l'aiguille 25 d'injecteur comme cela est le cas par exemple d'un perçage transversal 40 au niveau du segment de guidage 210. Au niveau des parties meulées 34, les perçages transversaux 40 sont réalisés pour aller d'une partie meulées 34 à la partie meulée 34 opposée. Le perçage transversal voisin sera tourné de 90 par rapport à la partie meulée voisine 34, opposée dans le cas 30 de quatre parties meulées 34. Au niveau de la chambre à ressort 25, on peut réaliser plusieurs perçages transversaux 40; les perçages transversaux voisins sont également tournés d'un certain angle oc les uns par rapport aux autres. Grâce à un angle approprié cz entre les perçages transversaux voisins, de préférence un angle de 90 , l'aiguille 10 n'aura 35 pas de direction préférentielle pour sa rigidité transversale et on ne risque pas que l'aiguille 10 se grippe du fait d'un léger pliage dans le segment de guidage 108. Pour avoir d'une part une réduction significative de la rigidité longitudinale sans affaiblissement significatif de l'aiguille d'injecteur 10, qui en détériorerait la stabilité de fonctionnement, le diamètre des perçages transversaux 40 représente entre 0,2 - 0,4 fois le diamètre de l'aiguille d'injecteur 10 dans cette zone. Globalement, les perçages transversaux 40 ont de préférence un volume pour lequel la masse de l'aiguille d'injecteur 10 est réduite d'au moins 10 % par rapport à celle d'une aiguille d'injecteur 10 sans perçages transversaux 40. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne comportant un corps d'injecteur (1) dont un perçage (8) reçoit de manière coulissante longitudinalement, une aiguille d'injecteur (10), cette aiguille ayant 5 un segment (110, 210, 310) en forme de piston et son extrémité située du côté de la chambre de combustion ayant une surface d'étanchéité (22) essentiellement conique par laquelle l'aiguille (10) coopère avec le siège de soupape (19) et commande ainsi l'ouverture d'au moins un orifice d'éjection (17), caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur (10) présente dans son segment en forme de piston (110, 210, 310) au moins deux perçages transversaux (40). 2 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, 15 caractérisé par plusieurs perçages transversaux (40) dans l'aiguille d'injecteur (10) dont des perçages transversaux (40) voisins sont tournés les uns par rapport aux autres d'un angle ox. 3 ) Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle x est au moins approximativement égal à 90 . 4 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que les perçages transversaux (40) coupent l'axe longitudinal (11) de l'aiguille d'injecteur (10) suivant un angle droit. ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce qu' au moins un perçage transversal (40) a un diamètre qui représente 0,2 jusqu'à 0,4 fois le diamètre de l'aiguille d'injecteur (10) dans cette zone. 6 ) Injecteur de carburant selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que le poids de l'aiguille d'injecteur (10) est réduit par les perçages transversaux (40) d'au moins 10 % par rapport au poids d'une aiguille d'injecteur (10) sans perçages transversaux (40).