Brevet FR2873169A1 — publié le 20060120

Domaine de l'invention La présente invention concerne un injecteur notamment pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant un corps dont un côté extérieur comporte un siège de soupape ayant un cône d'étanchéité entourant l'ouverture d'injecteur, une aiguille d'injecteur traversant l'ouverture de l'injecteur et ayant une zone sphérique coopérant avec le cône d'étanchéité pour fermer ou libérer l'ouverture de l'injecteur et un diffuseur compris entre le siège de soupape et l'aiguille d'injecteur, et qui s'ouvre vers l'extérieur à partir du cône d'étanchéité), diffuseur dont l'angle d'ouverture a est fixé par les arêtes d'éjection de l'aiguille d'injecteur et du siège de soupape. Etat de la technique Les injecteurs s'ouvrant vers l'extérieur pour l'injection di- recte de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne encore appelés injecteurs avec buse de type A sont par exemple décrits dans le document DE Al 196 33 260. De tels injecteurs s'ouvrant vers l'extérieur pulvérisent le carburant éjecté grâce à une géométrie prédéfinie d'éjection entre l'aiguille d'injecteur et le siège de sou- pape; à l'ouverture de l'injecteur cette géométrie fonctionne comme un diffuseur et génère un jet de carburant sous la forme d'un cône creux. Ce jet de carburant réalise une répartition plus fine du carburant et une meilleure combustion dans la chambre de combustion, ce qui se traduit par une consommation plus avantageuse et une réduction des émissions polluantes du moteur à combustion interne. Mais la position de montage de l'aiguille d'injecteur liée aux tolérances concernant le siège de soupape se traduit néanmoins par une dispersion de l'angle d'ouverture du diffuseur responsable de la pulvérisation sous la forme d'un cône creux, entre le siège de soupape et l'aiguille de soupape et ainsi à une dispersion du cône de carburant éjecté sous la forme d'un cône creux; cela se traduit de manière négative sur les caractéristiques de combustion du moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un injecteur du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le rayon de courbure de la zone sphérique est choisi suffisamment grand pour que l'angle de l'intervalle compris entre l'aiguille d'injecteur et le siège de soupape soit significativement inférieur à l'angle d'ouverture prédéfini a du diffuseur, et la dimension prévue de l'angle d'ouverture a du diffuseur soit réalisée par le rodage du siège de soupape et/ou de l'aiguille d'injecteur. En d'autres termes, entre d'une part la zone d'étanchéité du siège de soupape et de l'aiguille d'injecteur et d'autre part le diffuseur pour générer la pulvérisation sous la forme d'un cône creux, on a une distance minimale de sorte que la géométrie d'éjection ne sera pas influencée par les modifications de la position de montage de l'aiguille d'injecteur liées aux tolérances de fabrication. L'angle d'ouverture prédéfini du diffuseur reste inchangé de sorte que les paramètres restent également inchangés pour le volume de pulvérisation et pour les caractéristiques de vaporisation. La courbure plus faible de la zone sphérique de l'aiguille d'injecteur réduit en outre la pression de Hertz au niveau du cône d'étanchéité et donne ce fait l'usure du siège de soupape et de l'aiguille de soupape, ce qui se traduit par une durée d'utilisation plus importante de l'injecteur. Pendant le rodage du siège de soupape, un mode de réalisation préférentiel de l'invention prévoit sur le côté du cône d'étanchéité opposé à l'ouverture de la soupape, la réalisation d'un cône d'éjection sur le siège de soupape et qui se prolonge à partir du cône d'étanchéité et dont l'angle au sommet est supérieur à celui du cône d'étanchéité. Pendant le rodage de l'aiguille de soupape, un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit de réaliser du côté de la zone sphérique opposé à l'ouverture de la soupape, un segment de surface de l'aiguille d'injecteur qui se prolonge sous la forme d'une enveloppe cylindrique ou d'une enveloppe tronconique partant de la zone sphérique. 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 coupe longitudinale partielle d'un injecteur au ni- 30 veau de la zone d'ouverture de la soupape, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie du détail II de la figure 1 selon une demi-coupe, et - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 d'un autre exemple de réalisation de l'injecteur. Description des modes de réalisation L'injecteur représenté de manière schématique en coupe longitudinale partielle de sa zone d'extrémité à la figure 1 destiné notamment à l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile comporte un corps d'injecteur 11 et une aiguille d'injecteur 12 dont l'extrémité est en forme de tête d'obturation 13. Le corps 11 de l'injecteur comporte une ouverture 14 entourée par le siège de soupape 15 réalisée sur le côté exté- rieur du corps 11 de l'injecteur, à l'opposé de l'intérieur. L'aiguille d'injecteur 12 traverse l'ouverture 14 pour que sa tête d'obturation 13 se situe du côté d'éjection de l'orifice de soupape ou d'injecteur 14. Un cône d'étanchéité 16 réalisé au niveau du siège de soupape 15 coopère avec une zone sphérique 17 réalisée sur la tête d'obturation 13 de l'aiguille io d'injecteur 12 pour fermer ou libérer l'ouverture 14 de l'injecteur. Lorsque l'injecteur est fermé, la tête 13 est tirée contre le siège de soupape 15 par un ressort de fermeture de soupape 10 en forme de ressort de compression installé entre le corps 11 de l'injecteur et l'aiguille 12. La zone sphérique 17 est ainsi pressée contre le cône d'étanchéité 16. Pour ouvrir l'injecteur, on soulève la tête d'obturation 13 par rapport au siège de sou-pape 15 en agissant contre la force de rappel exercée par le ressort de fermeture 10. Un diffuseur 18 s'ouvrant vers l'extérieur à partir du cône d'étanchéité 16 est réalisé, du côté de celui du cône d'étanchéité 16 oppo- 2o sé à l'ouverture 14. Ce diffuseur défini par le siège de soupape 15 et la tête d'obturation 13 s'élargit et permet la pulvérisation du jet de carburant éjecté par l'ouverture de l'injecteur c'est-à-dire lorsque la tête d'obturation 13 se soulève par rapport au cône d'étanchéité 16. Le diffuseur 18 a un angle d'ouverture a défini par deux arêtes d'éjection 19, 20. L'arête d'éjection 19 est prévue sur la tête d'obturation 13 de l'aiguille d'injecteur 12 et l'autre arête d'éjection 20 est prévue sur le corps 11 de l'injecteur à l'extrémité du siège de soupape 15. L'angle d'ouverture a est choisi pour qu'à l'éjection du carburant de l'intérieur de l'injecteur par l'ouverture de celui-ci, on obtienne une forme et une direction de pulvérisation souhai- tées. Pour que l'angle d'ouverture a du diffuseur et ainsi un pa- ramètre important pour le volume pulvérisé et pour les caractéristiques de vaporisation du carburant éjecté ne change pas si la position de montage de l'aiguille d'injecteur 12 est modifiée à cause des tolérances de fabrica- tion, le rayon de courbure de la zone sphérique 17 de la tête d'obturation 13 de l'aiguille d'injecteur 12 est choisi pour que l'angle de l'intervalle formé entre le siège de soupape 15 et la tête d'obturation 13 soit significativement inférieur à l'angle d'ouverture prédéfini a du diffuseur. L'angle d'ouverture a de consigne du diffuseur est réalisé par rodage ou meulage du siège de soupape 15; pour cela on forme sur le siège de soupape 15, du côté du cône d'étanchéité 16 à l'opposé de l'ouverture 14 de l'injecteur, un angle de cône ou angle au sommet pour le cône d'éjection 21 qui se poursuit à partir du cône d'étanchéité 16, cet angle étant plus grand que l'angle au sommet du cône d'étanchéité 16 pour avoir un angle différentiel 8a entre le cône d'étanchéité 16 et le cône d'éjection 21 comme représenté à la figure 2. Comme du fait du plus grand rayon de courbure, la zone sphérique 17 de la tête d'obturation 13 a une courbure très diminuée, l'angle d'ouverture a du diffuseur sera pratiquement indépendant de la position de montage de l'aiguille d'injecteur 12 même en cas de décalage lié aux tolérances de l'aiguille d'injecteur 12 dans la direction axiale lors de son montage dans l'injecteur. La grandeur de consigne de l'angle d'ouverture a du diffuseur tient compte de la fabrication du cône d'éjection 21 du siège de soupape 15 en aval du cône d'étanchéité 16. L'injecteur représenté par une demi-coupe de détail à la figure 3 utilise les mêmes références pour les mêmes composants que ci-dessus. Dans ce cas également, pour réaliser un angle d'ouverture de diffuseur a indépendant de la position de montage de l'aiguille d'injecteur 12 liée aux tolérances de fabrication, la courbure de la zone sphérique 17 est aussi faible que possible pour que l'angle de l'intervalle défini entre le siège de soupape 15 et la tête d'obturation 13 de l'aiguille d'injecteur 12 soit significativement plus petit que l'angle d'ouverture a, requis. Ce der-nier se réalise en rodant la tête d'obturation 13 de l'aiguille d'injecteur 12 de façon correspondante pour qu'un segment de surface 22 de la tête de fermeture 13 forme une enveloppe cylindrique ou tronconique sur le côté de la zone sphérique 17 à l'opposé de l'ouverture 14 de l'injecteur, partant de la zone sphérique 17. L'angle de meulage 8a est choisi pour que, par addition avec l'angle de tangente compris entre une tangente 24 appliquée au niveau de la ligne de jonction 23 entre la zone sphérique 17 et le segment de surface 22 et ce segment de surface 22, et l'angle d'intervalle entre le siège de soupape 15 et la tête d'obturation 13, précisément l'angle d'ouverture de diffuseur a. Il est également possible en meulant le siège de soupape 15 et aussi la tête d'obturation 13 réalisée en une seule pièce avec l'aiguille d'injecteur 12 d'obtenir la dimension requise pour l'angle d'ouverture a du diffuseur 18. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur notamment pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant un corps (11) dont un côté extérieur comporte un siège de soupape (15) ayant un cône d'étanchéité (16) entourant l'ouverture d'injecteur (14), une aiguille d'injecteur (12) traversant l'ouverture (14) de l'injecteur et ayant une zone sphérique (17) coopérant avec le cône d'étanchéité (16) pour fermer ou libérer l'ouverture (14) de l'injecteur et un diffuseur (18) compris entre le siège de soupape (15) et l'aiguille d'injecteur (12) , et qui s'ouvre vers l'extérieur à partir du cône d'étanchéité (16), diffuseur dont l'angle d'ouverture a est fixé par les arêtes d'éjection (19, 20) de l'aiguille d'injecteur (12) et du siège de soupape (15), caractérisé en ce que le rayon de courbure de la zone sphérique (17) est choisi suffisamment grand pour que l'angle de l'intervalle compris entre l'aiguille d'injecteur (12) et le siège de soupape (15) soit significativement inférieur à l'angle d'ouverture prédéfini a du diffuseur, et la dimension prévue de l'angle d'ouverture a du diffuseur soit réalisée par le rodage du siège de soupape (15) et/ou de l'aiguille d'injecteur (12). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un cône d'éjection (21) réalisé sur le siège de soupape (15) se prolonge à partir du côté du cône d'étanchéité (16) opposé à l'ouverture (14) de l'injecteur, et son angle au sommet est supérieur à l'angle au sommet du cône d'étanchéité (16). 3 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un segment de surface (22) de l'aiguille d'injecteur (12) est réalisé sous la forme d'une enveloppe cylindrique ou tronconique du côté de la zone sphérique (17) opposé à l'ouverture (14) de l'injecteur, et partant de la zone sphérique (17).