Brevet FR2866076A1 — publié le 20050812

SOUPAPE D'INJECTION DE CARBURANT ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE COUPELLE DE TURBULENCE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape d'injection de carburant pour une injection de cylindre, et plus particulièrement, une soupape d'injection de carburant qui imprime une énergie de tourbillonnement à un débit de carburant par des moyens de tourbillonnement et injecte un carburant à partir d'un orifice d'injection de carburant. Description de l'art connexe Dans la soupape d'injection de carburant classique, des orifices de sortie en aval de rainures de tourbillonnement sont ouverts autour d'une circonférence globale générale d'une rainure annulaire circonférentielle interne d'une coupelle de turbulence, un débit tourbillonnaire est généré autour d'une circonférence totale en réduisant les espaces entre les rainures de tourbillonnement adjacentes, et du carburant s'écoule vers un orifice d'injection en aval de telle sorte qu'il ne se produise pas d'interruption de débit (voir par exemple la publication de brevet japonais (non examinée) n 1997/47208). Etant donné que la soupape d'injection de carburant classique est construite comme susmentionné, six rainures de tourbillonnement sont agencées à intervalles égaux, et des rainures de tourbillonnement adjacentes sont construites de telle sorte que leur angle de croisement soit de 60 . Par conséquent, un problème existe qu'une perte de débit se produit, et qu'il n'est pas possible de favoriser une pulvérisation étant donné que le carburant sort des rainures de tourbillonnement qui s'entrecroisent à un angle de 60 . Résumé de l'invention La présente invention a été réalisée pour résoudre les problèmes susmentionnés et a pour objet de réduire une perte de débit d'une soupape d'injection de carburant, et de favoriser la pulvérisation. En outre, la présente invention a pour objet de produire en masse des soupapes d'injection de carburant soignées. Une soupape d'injection de carburant de la présente invention comprend un corps principal de soupape creux, un siège de soupape prévu à une extrémité du corps principal de soupape et ayant un orifice d'injection, un corps de soupape supporté de façon coulissante de telle sorte à être séparé du siège de soupape et amené en contact avec celui-ci pour ouvrir et fermer l'orifice d'injection, et une coupelle de turbulence pour entourer le corps de soupape afin de supporter de façon coulissante le corps de soupape et pour appliquer un mouvement tourbillonnaire au carburant s'écoulant dans l'orifice d'injection. Dans cette soupape d'injection de carburant, une rainure de tourbillonnement dans la coupelle à turbulence est pourvue d'une partie de courbure dans un orifice de sortie de rainure, et une configuration en coupe de la rainure de tourbillonnement est constituée de telle sorte que la profondeur de la partie centrale soit supérieure à la profondeur de la partie d'extrémité. Dans cette soupape d'injection de carburant ayant la construction cidessus, la perte provoquée par la collision du carburant dans les orifices de sortie des rainures de tourbillonnement est réduite; par conséquent, il est possible de favoriser la pulvérisation du carburant et d'améliorer la combustibilité d'un moteur. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe représentant une soupape d'injection de carburant selon le mode de réalisation 1 de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe représentant une 20 partie d'extrémité de la soupape d'injection de carburant; la figure 3 est une vue en coupe le long de l'axe A-A de la figure 1; la figure 4 est une vue en perspective d'une face 25 inférieure d'une coupelle de turbulence; la figure 5 est une vue en coupe représentant une configuration d'une rainure de tourbillonnement; la figure 6 est une vue en plan représentant une coupelle de turbulence; la figure 7 est une vue avant représentant une coupelle de turbulence; la figure 8 est une vue en coupe représentant une configuration d'une rainure de tourbillonnement; la figure 9 est une vue avant représentant un procédé pour traiter une face d'extrémité ; la figure 10 est une vue avant représentant une coupelle de turbulence; et la figure 11 est une coupe en coupe représentant une configuration d'une rainure de tourbillonnement. Description des modes de réalisation préférés Mode de réalisation 1 Nous allons décrire ci-après un mode de réalisation selon la présente invention en faisant 15 référence aux dessins joints. La figure 1 est une vue en coupe représentant une soupape d'injection de carburant selon le mode de réalisation 1 de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe représentant une partie d'extrémité de la soupape d'injection de carburant, la figure 3 est une vue en coupe le long de l'axe A-A de la figure 1 et la figure 4 est une vue en perspective d'une face inférieure d'une coupelle de turbulence. Une soupape d'injection de carburant 1 est constituée d'un dispositif électromagnétique 2 et d'un dispositif de soupape 11. Le dispositif électromagnétique 2 est constitué d'un logement 3 servant de partie de support à un circuit magnétique, un noyau de stator 4 servant de circuit magnétique, une bobine 5, un ressort 6, une tige 7 fixée pour ajuster une position du ressort 6, des bagues de caoutchouc 8, 9 pour assurer l'étanchéité d'un carburant, et une bague métallique 10 ayant une face d'étanchéité des bagues de caoutchouc 8, 9. Le dispositif de soupape 11 est constitué d'un corps de soupape 12 à pointeau, d'un noyau mobile 13 formé d'un seul tenant avec le corps de soupape 12, d'un siège de soupape 14, d'un corps principal de soupape creux 15 logeant le corps de soupape 12, et d'une coupelle de turbulence 16 imprimant un mouvement tourbillonnaire à un carburant. Lorsqu'un signal de fonctionnement est fourni à un circuit de commande de la soupape d'injection de carburant 1 à partir d'un micro-ordinateur d'un moteur, un courant circule dans la bobine 5 et un flux magnétique est généré dans une boucle magnétique constituée par le logement 3, le noyau mobile 13, et le noyau du stator 4. Le noyau mobile 13 est alors attiré vers le côté du noyau du stator 4 par une force attractive électromagnétique au-delà d'une force de pression du ressort 6. Le corps de soupape 12 formé d'un seul tenant avec le noyau mobile 13 est séparé d'une partie de siège 14a du siège de soupape 14, et un espace est formé entre le corps de soupape 12 et la partie de siège 14a. Ensuite, un carburant haute pression supérieur à 2 MPa est injecté à partir d'un orifice d'injection 14b du siège de soupape 14, et une injection de carburant commence. Lorsqu'un courant n'est pas fourni à la bobine 5, le corps de soupape 12 vient en contact avec la partie de siège 14a, et une injection se termine. Un carburant est fourni à partir de la partie supérieure de la soupape d'injection de carburant 1 et s'écoule dans la partie intérieure du corps principal de soupape 15 à travers la partie interne du noyau du stator 4. Un carburant atteint alors les rainures de tourbillonnement 16b via un trou traversant 16a de la coupelle de turbulence 16, et passe la partie de siège 14a à travers une partie d'espacement 16c étant une partie d'orifice de sortie de rainure entre le corps de soupape 12 et la coupelle de turbulence 16. En outre, un carburant tourbillonne de façon hélicoïdale dans l'orifice d'injection 14b, et ensuite, un carburant est injecté vers l'extérieur. La figure 5 est une vue en coupe représentant une configuration de la rainure de tourbillonnement 16b. Une configuration en coupe de la rainure de tourbillonnement 16b est constituée de telle sorte que la profondeur de la partie centrale soit supérieure à la profondeur de la partie d'extrémité. Cela signifie que la rainure de tourbillonnement 16b est pourvue d'une partie plane 16b1 dans la face inférieure, et d'une partie en arc 16b2 dans sa circonférence, la rainure de tourbillonnement 16b est formée selon un style semi-circulaire. Le flux principal de carburant s'écoule dans la partie plane 16b1 qui est la partie la plus profonde de la rainure de tourbillonnement 16b. Dans les orifices de sortie de la rainure, les rainures de tourbillonnement 16b sont pourvues de parties de courbure 16b3 repliées dans une direction dans laquelle la ligne centrale de la rainure de tourbillonnement 16b approche l'axe central de la coupelle de turbulence 16, la direction du flux de carburant est modifiée selon les positions transversales de la rainure de tourbillonnement 16b. La figure 6 est une vue en plan représentant un état du flux de carburant dans les rainures de tourbillonnement 16b. Dans les positions transversales de la rainure de tourbillonnement 16b, en utilisant et à e3, fl à f3, et gl à g3 comme éléments de chaque flux de carburant, les flux fi et f3 s'écoulent dans la partie en arc 16b2, la rainure est peu profonde, et le flux est lent. Le flux f2 s'écoule dans la partie plane 16bl, la rainure est profonde et le flux est rapide. Le flux rapide f2 est indiqué par une flèche plus longue que les flux lents fi et f3. La direction du flux devient différente lorsque la position du flux passe de fi à f3, la direction du flux est modifiée de telle sorte que la direction du flux f3 approche l'axe central de la soupape d'injection de carburant 1 par rapport au flux f1. Les orifices de sortie des rainures de tourbillonnement 16b sont ouverts sur le même cercle 16d, la longueur d'une partie en arc 16e entre les rainures de tourbillonnement 16b est définie en deçà du cinquième de la largeur de la rainure 16f. Cela signifie qu'en réduisant les espaces entre les orifices de sortie des rainures de tourbillonnement 16b, et en générant éventuellement un flux tourbillonnaire d'un carburant autour de la circonférence totale du même cercle 16d, il est possible d'empêcher l'interruption d'un flux tourbillonnaire dans une direction circonférentielle dans le trou d'injection inférieur 14b. Avec une construction telle que décrite ci-dessus, il est possible d'empêcher qu'une pulvérisation ne soit interrompue, et d'améliorer la qualité d'une pulvérisation. En outre, il est possible d'empêcher l'interruption d'un flux tourbillonnaire dans l'orifice d'injection 14b, et d'empêcher qu'il ne reste un dépôt de carbone non éliminé dans certaines parties. Les flux de carburant sortant de rainures de tourbillonnement adjacentes 16b se rencontrent au niveau des parties d'orifice de sortie 16c de la rainure. Cependant, dans la présente invention, les parties de courbure 16b3 sont agencées à proximité des orifices de sortie des rainures de tourbillonnement 16b, moyennant quoi l'angle de collision 01 entre les éléments de flux de carburant en collision directe e3 et f1 est inférieur à l'angle de croisement des rainures de tourbillonnement 16b, à savoir, l'angle de croisement 02 entre les éléments de flux e2 et f2. En définitive, la perte provoquée par la collision est réduite. Dans les éléments de flux de carburant e3 et f1, la vitesse du flux de carburant est lente, par conséquent, la perte provoquée par la collision est réduite. Comme décrit ci-dessus, selon le présent mode de réalisation, la perte provoquée par la collision du carburant dans les orifices de sortie des rainures de tourbillonnement 16b est réduite; par conséquent, il est possible de favoriser la pulvérisation de carburant et d'améliorer la combustibilité d'un moteur. Mode de réalisation 2 Dans le présent mode de réalisation, la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b est réalisée à la profondeur prédéterminée en traitant la face d'extrémité de la coupelle de turbulence 16. La figure 7 est une vue de face représentant un état de la coupelle de turbulence 16 avant le traitement de sa face d'extrémité, la figure 8 est une vue en coupe représentant une configuration de la rainure de tourbillonnement 16b avant le traitement. La figure 9 est une vue de face représentant un procédé pour traiter la face d'extrémité, la face d'extrémité est traitée par la rotation d'une meule 21. La figure 10 est une vue de face représentant un état de la coupelle de turbulence 16 après traitement de sa face d'extrémité, la figure 11 est une vue en coupe représentant une configuration de la rainure de tourbillonnement 16b après traitement. Sur les dessins, dans le présent mode de réalisation, la hauteur d'une face plane circulaire 16r sur le côté de circonférence externe au-dessus de la rainure de tourbillonnement 16b et la hauteur de la partie plane 16bl sont formées à la même hauteur H1, et une face d'extrémité 16s de la coupelle de turbulence 16 est meulée. La hauteur de la face d'extrémité 16s est indiquée par H2. Comme représenté sur la figure 7, la coupelle de turbulence 16 est formée par moulage par injection de métal, ensuite la face d'extrémité 16s de la coupelle de tourbillonnement 16 est terminée par meulage comme représenté sur la figure 9, ensuite, la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b est formée à la dimension cible L2 d'un produit fini à partir de L1 comme représenté sur la figure 10 et la figure 11. Dans la présente invention, une configuration d'une rainure de tourbillonnement 16b est constituée de telle sorte que le centre devienne profond, la partie inférieure centrale de la rainure de tourbillonnement 16b est pourvue de la partie plane 16b1, et la face plane ayant la même hauteur que la partie plane 16bl est formée sur l'extérieur de la rainure de tourbillonnement 16b. La partie plane 16b1 de la rainure de tourbillonnement 16b et la face plane circulaire 16r sur l'extérieur de la rainure de tourbillonnement 16b sont formées dans la même face plane en utilisant le même moule. Lors du traitement de la face d'extrémité 16s, la face d'extrémité 16s est traitée de telle sorte que la profondeur de rainure de tourbillonnement 16b devienne L2 à partir de L1, cependant la face plane circulaire 16r sur l'extérieur de la rainure de tourbillonnement 16b est formée dans la même face plane que la face inférieure de la rainure de tourbillonnement 16b. De ce fait, la hauteur H1 et la hauteur H2 sont mesurées, et la différence entre H1 et H2 devient la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b. Par conséquent, lorsque la différence entre H1 et H2 devient L2, le traitement de la face d'extrémité 16s est terminé, la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b peut devenir égale à L2. Dans la présente invention, la face plane circulaire 16r formée dans la même face plane que la partie plane 16bl de la rainure de tourbillonnement 16b est formée sur le côté de face d'extrémité 16s dans lequel est formée la rainure de tourbillonnement 16b, et sur le côté de circonférence externe au-dessus de la rainure de tourbillonnement 16b. De ce fait, il est possible de mesurer la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b par la différence entre la hauteur Hl de la face plane circulaire 16r et la hauteur H2 de la face d'extrémité 16s; en outre, il est possible de mesurer Hl et H2 pendant le traitement. Etant donné que la coupelle de turbulence 16 selon la présente invention est traitée comme mentionné plus haut, il est possible de fabriquer des produits soignés par un traitement de courte durée. En mesurant la hauteur Hl et H2, il est souhaitable d'utiliser un calibre de hauteur 22 ou un instrument à laser de mesure de hauteur comme représenté sur la figure 9. En outre, il est souhaitable que la coupelle de turbulence 16 soit formée par frittage ou par forgeage à froid. Selon le présent mode de réalisation tel que susmentionné, il est possible de fabriquer une soupape d'injection de carburant par un traitement de courte durée; par conséquent, il est possible de fabriquer une soupape d'injection de carburant à faible coût. En outre, il est possible de limiter la dispersion de la profondeur de la rainure de tourbillonnement 16b; de ce fait, il est possible de monter une soupape d'injection de carburant qui ne génère qu'une faible dispersion de pulvérisation sur un moteur et il est possible de limiter la détérioration de l'émission du moteur. 13 REVENDICATIONS 1. Soupape d'injection de carburant (1), comprenant: un corps principal de soupape creux (15), un siège de soupape (14) prévu à une extrémité dudit corps principal de soupape (15) et ayant un orifice d'injection (14b), un corps de soupape (12) supporté de façon coulissante de telle sorte à être séparé dudit siège de soupape (14) et amené en contact avec celui-ci pour ouvrir et fermer ledit orifice d'injection (14b), et une coupelle de turbulence (16) pour entourer ledit corps de soupape (12) afin de supporter de façon coulissante ledit corps de soupape (12) et pour imprimer un mouvement tourbillonnaire au carburant s'écoulant dans ledit orifice d'injection (14b) ; caractérisée en ce qu'une rainure de tourbillonnement (16b) dans ladite coupelle de turbulence (16) est dotée d'une partie de courbure (16b3) dans un orifice de sortie de rainure, et une configuration en coupe de ladite rainure de tourbillonnement (16b) est constituée de telle sorte que la profondeur de la partie centrale soit supérieure à la profondeur de la partie d'extrémité. 2. Procédé de fabrication d'une coupelle de turbulence (16) dans une soupape d'injection de carburant (1), caractérisé en ce qu'une rainure de tourbillonnement (16b) dans ladite coupelle de turbulence (16) est dotée d'une partie de courbure (16b3) dans un orifice de sortie de rainure, et une configuration en coupe de ladite rainure de tourbillonnement (16b) est constituée de telle sorte que la profondeur de la partie centrale soit supérieure à la profondeur de la partie d'extrémité, consistant à : doter lesdites rainures de tourbillonnement (16b) d'une partie plane (16bl) dans la face de fond; prévoir une face plane circulaire (16r) ayant la même hauteur (H1) que ladite partie plane (16b1) sur le côté de circonférence externe au-dessus de ladite rainure de tourbillonnement (16b), et former ladite coupelle de turbulence (16) tout en ajustant la profondeur de ladite rainure de tourbillonnement (16b) en meulant la face d'extrémité (16s) de ladite coupelle de turbulence (16).