Brevet FR2857061A1 — publié le 20050107

Domaine de l'invention La présente invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne, comprenant un corps muni d'un perçage borgne dont l'extrémité située du côté de la chambre de combus- tion est délimitée par un siège de soupape dont part au moins un orifice d'éjection, ainsi qu'une aiguille d'injecteur coulissant dans le perçage borgne et coopérant avec le siège de soupape pour commander l'orifice d'éjection. Etat de la technique lo On connaît déjà un tel injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne par exemple selon le document DE 100 62 959 Al. Cet injecteur de carburant connu comporte un corps d'injecteur muni d'un perçage borgne. Au niveau de son extrémité située du côté de la chambre de combustion, le perçage borgne est délimité par un siège de soupape commandant au moins un orifice d'injection. Le perçage borgne reçoit l'aiguille d'injecteur coulissant longitudinalement. Au niveau de son extrémité située du côté de la chambre de combustion, l'aiguille coopère avec le siège de soupape pour commander le ou les orifices d'éjection. L'aiguille d'injecteur est guidée par un premier segment de guidage dans le perçage borgne, du côté opposé à la chambre de combustion; elle est guidée en plus par un second segment de guidage qui se trouve sensiblement au milieu entre le premier segment de guidage et le siège de soupape. Une chambre de pression est formée entre l'aiguille d'injecteur et la paroi du perçage. Cette chambre se remplit de carburant à pression élevée. Le carburant traverse la chambre de pression pour arriver au siège de soupape pour être éjecté à travers les orifices d'éjection (encore appelés orifices d'injection) dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne lorsque l'aiguille est soulevée du siège de soupape. Dans les systèmes d'injection actuels notamment ceux utili- sés dans les moteurs à combustion interne rapides, on arrive à des pressions d'injection et ainsi des pressions de carburant dans la chambre de pression allant jusqu'à 200 MPa. Du fait de cette pression élevée du carburant dans la chambre de pression, le corps de l'injecteur gonfle lors des phases d'injection de sorte que le guidage au niveau du segment de gui- dage médian de l'aiguille d'injecteur présente un jeu augmenté. Cela peut aboutir à un léger désaxage de l'aiguille d'injecteur par rapport au siège et produire une répartition irrégulière du carburant entre les différents orifices d'éjection ce qui peut se traduire par une combustion non optimale. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un injecteur de carburant du type défi-ni ci-dessus caractérisé en ce que le perçage borgne comporte un manchon fixe dans lequel est guidée l'aiguille d'injecteur. L'injecteur selon l'invention offre l'avantage que même à des pressions d'injection très élevées, l'aiguille reste parfaitement alignée par rapport au siège de soupape. Cela permet d'une part une alimentation régulière de carburant vers les différents orifices d'éjection et ainsi l'éjection io du carburant (injection du carburant) se produit de manière symétrique vis-à-vis de tous les orifices d'éjection. Pour cela, selon l'invention, le perçage borgne de l'injecteur comporte un manchon fixe pour guider l'aiguille d'injecteur. Ainsi, l'aiguille n'est pas directement guidée dans le perçage borgne du corps de l'injecteur de sorte que son alignement est indépen- dant d'un éventuel gonflement du corps de l'injecteur. Selon un premier développement de l'invention, on forme une chambre de pression entre le manchon et la paroi du perçage et cette chambre est remplie de carburant arrivant par une fente d'alimentation réalisée dans le corps de l'injecteur. Cette réalisation de la fente d'alimentation supprime le chevauchement des perçages habituels et se traduit par une stabilité mécanique plus grande vis-à-vis du gonflement sous l'effet de la pression. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le manchon est serré dans le perçage borgne par un premier segment proche du siège de soupape et un second segment du côté éloigné du siège de soupape. Entre ces deux segments, le manchon et la paroi du perçage borgne délimitent la chambre de pression. La liaison hydraulique de la chambre de pression avec le siège de soupape est assurée de préférence par des rainures réalisées dans le premier segment proche du siège de soupape. La section des rainures est suffisante pour permettre une alimentation non étranglée de carburant de la chambre de pression vers le siège de soupape et ainsi vers les orifices d'éjection. Le carburant est guidé entre le manchon et la paroi du perçage borgne et ne gêne pas le mouvement de l'aiguille car le carburant ne passe pas directement le long de l'aiguille. Selon un autre développement avantageux, l'aiguille d'injecteur comporte un premier segment de guidage à proximité du siège de soupape et un second segment de guidage du côté opposé à celui du siège de soupape pour son guidage dans le manchon. Les deux segments de guidage de l'aiguille d'injecteur et le manchon délimitent un volume annulaire communicant hydrauliquement avec la chambre de pression. Cette communication peut se faire avantageusement par un perçage réali- sé dans le manchon ou par l'intervalle annulaire subsistant entre le premier segment de guidage à proximité du siège de soupape de l'aiguille et le manchon. Pour ne pas influencer la dynamique de l'aiguille d'injecteur lors du mouvement d'ouverture et de fermeture par la chambre annulaire remplie de carburant sous pression, le premier segment de guidage proche io du siège de soupape et le second segment de guidage éloigné du siège de soupape ont avantageusement le même diamètre. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple d'injecteur de carburant représenté dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus de la face frontale de l'injecteur de carburant à l'opposé de celle tournée vers la chambre de combustion. Description du mode de réalisation La figure 1 montre une coupe longitudinale d'une soupape d'injection de carburant ou injecteur de carburant selon l'invention. Le corps 1 de l'injecteur comporte un perçage borgne 3 dont l'extrémité est située du côté de la chambre de combustion est délimitée par un siège de soupape 7 essentiellement conique. Plusieurs perçages d'éjection 9 partent du siège de soupape 7. En position de montage de l'injecteur, ces perçages débouchent dans la chambre de combustion du moteur à combustion in-terne. Un manchon 15 est placé dans le perçage borgne 3 et par un élargissement radial de ce manchon on a un premier segment 115 du côté du siège de soupape et un second segment 215 du côté opposé au siège de soupape. Le manchon 15 est serré dans le perçage borgne 3 par son premier segment 115 et son second segment 215 pour être fixe par rapport au corps d'injecteur 1. Pour le montage du manchon 15 on introduit celui-ci par l'extrémité ouverte dans le perçage borgne 3, le diamètre extérieur du premier segment 115 du manchon 15 étant légèrement supérieur au diamètre du perçage borgne 3 de façon à pouvoir bloquer le manchon 15 dans le perçage borgne 3. Une chambre de pression 12 est délimitée entre le manchon 15 et la paroi du perçage borgne 3. Cette chambre de pression est remplie de carburant à haute pression arrivant par une fente 5 réalisée dans le corps 1 de l'injecteur. La vue de dessus de la figure 2 montrant la face frontale du corps d'injecteur 1 à l'opposé de la chambre de combustion, laisse apparaître l'orifice d'entrée de la fente d'alimentation 5. Pour relier hydrauliquement le siège de soupape 7 à la chambre de pression 12, le côté extérieur du premier segment 115 comporte des rainures 17 réalisées dans le manchon 15. La section de ces rainures est dimensionnée pour to permettre une alimentation non étranglée de carburant à partir de la chambre de pression 12 vers le siège de soupape 7 et ainsi vers les orifices d'éjection 9. Une aiguille d'injecteur 22 coulisse longitudinalement dans le manchon 15. Son extrémité située du côté du siège de soupape corn- porte une surface d'étanchéité 26. Lorsque l'aiguille 22 est appliquée par sa surface d'étanchéité 26 contre le siège de soupape 7, les orifices d'injection 9 sont fermés; ces orifices sont ouverts lorsque l'aiguille 122 est soulevée par rapport à son siège 7 de sorte que le carburant peut passer de la chambre de pression 12 à travers les rainures 17 et entre la surface d'étanchéité 26 et le siège de soupape 7 jusqu'aux orifices d'éjection (ou orifices d'injection) 9; le carburant est ainsi injecté dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Cette injection se poursuit jusqu'à ce que l'aiguille d'injecteur ferme de nouveau les orifices d'éjection 9. Un épaulement de pression 24 est réalisé à proximité de la surface d'étanchéité 26 sur l'aiguille 22. Cet épaulement de pression engendre une force hydraulique exercée sur l'aiguille d'injecteur 22 lors-que cette surface est sollicitée par le carburant. Cette force est dirigée dans la direction opposée à celle du siège de soupape 7. Le mouvement s'effectue ainsi contre la force de fermeture exercée par exemple à l'aide d'un ressort approprié agissant sur l'extrémité de l'aiguille d'injecteur 22 du côté opposé à celle du siège de soupape. L'aiguille d'injecteur 22 comporte un premier segment de guidage 122 du côté du siège de soupape et un second segment de guidage 222 du côté opposé à celui du siège de soupape; ces segments de guidage sont formés par un élargissement radial de l'aiguille d'injecteur 22. Entre l'aiguille d'injecteur 22 et le manchon 15, le premier segment de guidage 122 et le second segment de guidage 222 délimitent un volume annulaire 20. Un guidage étroit au niveau du second segment de guidage 222 de l'aiguille d'injecteur 22 relie la chambre annulaire 20 à la chambre d'huile de fuite non représentée dans le dessin. Dans cette chambre, il règne toujours une pression de carburant plus faible de sorte qu'il ne peut pas s'établir de pression de carburant dans la chambre annulaire 20. s L'intervalle annulaire formé entre le premier segment de guidage 122 et le manchon 15 sert ainsi également à limiter le passage de carburant de la chambre de pression 12 vers la chambre de collecte de carburant. Le dia-mètre du premier segment de guidage 122 et celui du second segment de guidage 222 sont identiques de sorte que les forces hydrauliques exercées sur l'aiguille d'injecteur 22 par une éventuelle pression de carburant dans la chambre annulaire 20 ne peuvent engendrer de force résultante exercée sur l'aiguille d'injecteur 22. L'injecteur de carburant décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: l'aiguille d'injecteur 22 est sollicitée par un dispositif non représenté dans le dessin, par exemple par un ressort de fermeture, exerçant une force de fermeture en direction du siège de soupape 7. Le carburant qui arrive dans la chambre de pression 12 en passant par la fente d'arrivée 5, est à une pression élevée engendrant une force hydraulique. Cette force agit sur l'aiguille d'injecteur 22. Elle est principalement engendrée au niveau de l'épaulement de pression 24 formé à proximité de la surface d'étanchéité 26. Dès que cette force hydraulique dépasse la force de fermeture, l'aiguille 22 se soulève du siège de soupape 7 et libère les orifices d'injection 9. Pour terminer l'injection, on peut soit augmenter la force de fermeture exercée sur l'aiguille 22, soit couper l'alimentation en carburant de la chambre de pression 12 pour que la pression de carburant chute. L'aiguille d'injecteur 22 glisse et revient dans sa position de fermeture en coupant l'injection de carburant à travers les orifices d'éjection 9. La pression du carburant dans la chambre de pression 12 augmente lors d'une injection si bien que le manchon 15 est soumis à une pression extérieure. Du fait du dégagement entre le premier segment de guidage 122 et le second segment de guidage 222 cela ne gêne par le mouvement de l'aiguille d'injecteur 22. Au niveau du premier segment de guidage 122 et du second segment de guidage 222 de l'aiguille d'injecteur 22, il n'y a pas d'action de la pression ni à partir de l'extérieur ni par le manchon renforcé comme au niveau de son premier segment 115. La surface d'étanchéité 26 reste ainsi toujours alignée exactement par rapport au siège de soupape 7, de forme conique; cela se traduit par une répartition régulière du carburant entre les différents orifices d'éjection 9. Dans le cas contraire, une répartition irrégulière de carburant et ainsi de l'injection ne donne pas une combustion optimale c'est-à-dire se traduit par une perte de puissance ou une augmentation de l'émission de matière polluante. Un autre avantage de la soupape d'injection de carburant ou injecteur selon l'invention, est que l'aiguille d'injecteur 22 peut être plus basse et ainsi plus légère que dans le cas des injecteurs habituels. Cela permet une dynamique plus élevée et des commutations plus rapides. Du fait des forces moindre nécessaires pour entraîner l'aiguille 22 plus légère, cela diminue également l'usure au niveau du siège de soupape 7 et prolonge la durée de vie de l'injecteur de carburant. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne, comprenant un corps (1) muni d'un perçage borgne (3) dont l'extrémité située du côté de la chambre de combustion est délimitée par un siège de soupape (7) dont part au moins un orifice d'éjection (9), ainsi qu'une aiguille d'injecteur (22) coulissant dans le perçage borgne (3) et coopérant avec le siège de soupape (7) pour commander l'orifice d'éjection (9), caractérisé en ce que le perçage borgne (3) comporte un manchon fixe (15) dans lequel est guiIo dée l'aiguille d'injecteur (22). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une chambre de pression (12) est formée entre le manchon (15) et la paroi du perçage borgne (3), cette chambre de pression se remplissant de carburant. 3 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de pression (12) est remplie de carburant par l'intermédiaire d'une fente d'alimentation (5) réalisée dans le corps (1) de l'injecteur. 4 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (15) est serré dans le perçage borgne (3) par un premier segment (115) voisin du siège de soupape et un second segment (215) éloigné du siège de soupape. 5 ) Injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier segment (115) proche du siège de soupape comporte des rainures (17) réalisées dans son côté extérieur pour permettre le passage du carburant de la chambre de pression (12) vers le siège de soupape (7). 6 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur (22) comporte un premier segment de guidage (122) du côté du siège de soupape et un second segment de guidage (222) du côté opposé à celui du siège de soupape dans le manchon (15). 7 ) Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du premier segment de guidage (122) et celui du second segment de guidage (222) de l'aiguille d'injecteur (22) sont identiques. io