Brevet FR2879677A1 — publié le 20060623

Domaine de l'invention La présente invention concerne un injecteur de carburant pour injecter directement du carburant dans la chambre de combustion d'une moteur à combustion interne comportant un corps de buse muni d'une aiguille d'injecteur commandée par un actionneur ainsi qu'un organe d'obturation de soupape coopérant avec l'aiguille et tourné vers la chambre de combustion, cet organe d'obturation étant tenu en appui étanche contre la surface de siège de soupape lorsque l'actionneur est au repos. Etat de la technique On connaît par exemple selon le document DE 195 34 445 Al, un injecteur s'ouvrant vers l'extérieur et comportant un siège d'étanchéité 6 conique. L'aiguille d'injecteur comporte un perçage central débouchant dans la chambre de pression en amont du siège d'étanchéité 6. Par exemple, un actionneur piezzo électrique s'appuie d'un côté contre le corps de buse et de l'autre contre un épaulement de poussée relié par une liaison de force à l'aiguille d'injecteur. Un ressort de rappel maintient l'aiguille d'injecteur en position de fermeture. Lorsque l'actionneur est ex-cité, son allongement ouvre l'aiguille d'injecteur en agissant contre la force de fermeture exercée par le ressort de rappel et permet l'éjection de carburant. L'inconvénient de l'injecteur connu selon le document DE 195 34 445 Al est en particulier que l'intervalle qui se trouve directement avant le siège entre l'aiguille d'injecteur et le corps d'injecteur et à travers lequel est éjecté le carburant, est un intervalle relativement long et étroit. Dans cet intervalle relativement long et étroit, l'écoulement est fortement uniformisé de sorte que l'éjection ne présente que de faibles turbulences. Les lamelles de carburant émises, à faible turbulence se traduisent par un brouillard de carburant qui se mélange seulement faiblement à l'air envi- ronnant et brûle mal. 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 défini ci-dessus caractérisé en ce qu'au-dessus de la ligne de contact de siège, du côté amont, à la transition avec un perçage de guidage, il est prévu au moins une déviation par rapport au contour vertical descendant du côté intérieur du corps de buse. L'avantage de l'invention réside dans la buse à étroite zone de siège, ce qui évite tout écoulement laminaire directement avant la sortie du carburant de l'orifice de l'injecteur et produit principalement un écoulement turbulent de la veine de carburant directement avant sa sortie. La forme du nuage de mélange de carburant émis est tridimensionnelle, ce qui garantit un mélange optimum entre l'air et le carburant sous la forme d'un nuage de mélange de carburant garantissant par conséquent une combustion complète dans la chambre de combustion. L'extension du siège d'étanchéité est dimensionnée pour ne pas amortir les turbulences existant déjà dans l'écoulement par le frotte- ment sur la paroi. Le passage du carburant à travers les canaux de carburant engendre des turbulences dans la veine de carburant par le guidage et la déviation en direction du siège d'étanchéité. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: - la déviation correspond à au moins un segment incliné se traduisant par au moins deux arêtes sur le côté intérieur du corps de buse, - la déviation correspond à au moins un arc de cercle se traduisant par au moins deux arêtes sur le côté intérieur du corps de buse, - la déviation est une combinaison quelconque d'au moins un segment incliné et d'au moins un arc de cercle donnant trois arêtes sur le côté intérieur du corps de buse, - la déviation est exactement un segment incliné formant une première arête sur le côté intérieur du corps de buse, - une première distance définie entre le point de contact A situé sur la 25 ligne de contact de siège et l'arête d'éjection, accentuée de l'organe d'obturation, est comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm, - une seconde distance définie entre le point de contact A situé sur la ligne de contact de siège et une troisième arête du côté intérieur, est comprise entre 0,55mm et 0,2 mm. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière schématique à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique d'un exemple de réalisation d'un 35 injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 2 est une coupe schématique du segment aval d'un corps de buse d'un injecteur de carburant correspondant au premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une coupe schématique du premier exemple de réalisation de l'injecteur de carburant selon l'invention en position de fermeture de l'aiguille d'injecteur, -la figure 4 est une coupe schématique de l'injecteur de carburant selon le premier mode de réalisation en position d'ouverture de l'aiguille d'injecteur, - la figure 5 est une coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, l'aiguille d'injecteur étant en position d'ouverture, lo - la figure 6 est une coupe schématique d'un troisième exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, l'aiguille étant en position d'ouverture, - la figure 7 est une coupe schématique d'un quatrième exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, l'aiguille étant en position d'ouverture, et - la figure 8 est une coupe schématique d'un cinquième exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, l'aiguille d'injecteur étant en position d'ouverture. Description des exemples de réalisation de l'invention La figure 1 montre un mode de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention sous la forme d'un injecteur 1 pour une installation d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne à compression de mélange et à l'image commandée. L'injecteur 1 convient notamment pour l'injection directe de carburant dans la chambre de corn- bustion non représentée d'un moteur à combustion interne. On décrira tout d'abord le fonctionnement de l'injecteur de carburant 1 à l'aide de la figure 1 pour ensuite détailler les caractéristiques de l'invention qui concernent uniquement le côté intérieur de l'extrémité aval 13 d'un corps de buse 3. L'injecteur 1 se compose d'un corps de base 2 et d'un corps de buse 3 recevant une aiguille d'injecteur 4. L'aiguille d'injecteur 4 coopère avec un organe d'obturation de soupape 5 non représenté à la figure 1 pour des raisons de clarté, mais présenté ensuite à la figure 2. L'organe d'obturation de soupape 5 coopère avec une surface de siège de soupape 6A pour former un siège d'étanchéité 6. L'injecteur de carburant 1 de cet exemple de réalisation est un injecteur s'ouvrant vers l'extérieur. L'injecteur 1 comporte un actionneur 7 constitué dans le présent exemple de réalisation par un actionneur piezzo électrique 7. L'actionneur s'appuie d'un côté contre le corps de base 2 et de l'autre contre un épaulement 8 pour coopérer avec l'aiguille d'injecteur 4. En aval de l'épaulement 8, un ressort de rappel 9 s'appuie contre le corps de buse 3. L'aiguille d'injecteur 4 comporte un canal de carburant 10 5 par lequel le canal passant par l'arrivée centrale du carburant du côté de l'alimentation est conduit vers le siège d'étanchéité 6. Au repos de l'injecteur 1, l'épaulement 8 est sollicité par la force du ressort de rappel 9 dans la direction opposée à la direction de déplacement pour que l'organe d'obturation de soupape 5 soit appliqué de manière étanche contre la surface formant siège de soupape 6A comme cela est représenté à la figure 3. Lorsque l'actionneur piezzo électrique 7 est excité, il s'allonge dans sa direction axiale contre la force développée par le ressort de rappel 9 de sorte que l'épaulement 8 se déplace dans le sens de la course avec l'aiguille d'injecteur 4, celle-ci étant reliée à l'épaulement 8 par une liaison par la force. L'organe d'obturation de soupape 5 se soulève de la surface de siège de soupape 6A et le carburant passant par le canal de carburant 10 est éjecté. Lorsque l'actionneur piezzo électrique 7 est déchargé, son extension axiale se réduit si bien que l'aiguille d'injecteur 4 est repoussée dans la direction de déplacement opposée par la poussée du ressort de rappel 9. L'organe d'obturation de soupape 5 s'appuie contre la surface formant siège de soupape 6A et l'injecteur de carburant 1 se ferme. Pour tenir compte des combustions relatives aux caractéristiques d'écoulement dans la veine de carburant directement au niveau de l'orifice de sortie à l'extrémité aval 13 du corps de buse 3 de l'injecteur 1, l'invention prévoit pour l'injecteur de carburant 1, plusieurs déviations par rapport au contour 22 descendant, vertical du côté intérieur 17 du corps de buse 3 de sorte que pendant le fonctionnement, on a un jet tri-dimensionnel, étendu sous la forme d'un nuage de mélange de carburant qui sera éjecté et dont la composition stoechiométrique garantit une bonne combustion. La figure 2 montre l'extrémité aval 13 d'un corps de buse 3 avec l'aiguille d'injecteur 4 et un organe d'obturation de soupape 5 de forme conique relié à l'aiguille 4. L'aiguille 4 est guidée par un moyen d'actionnement non détaillé dans un perçage de guidage 27 prévu à cet effet dans le corps de buse 3 le long du guidage d'aiguille 15. Les canaux de carburant 10 sont réalisés à l'extérieur de l'aiguille d'injecteur 4. Le carburant s'écoule parallèlement à l'aiguille 4 par les canaux à carburant pour arriver au siège d'étanchéité 6 pour être éjecté dès que l'organe d'obturation de soupape 5 se soulève du siège d'étanchéité 6. La figure 3 montre dans un premier exemple de réalisation, la coopération entre l'aiguille d'injecteur 4 et le siège d'étanchéité 6; l'aiguille d'injecteur 4 est soulevée avec le corps d'obturation 5 jusqu'à ce que ce corps 5 touche le corps de buse 3 suivant une ligne de contact 14 formant siège situé à l'intérieur de la surface de siège de soupape 6A pour couper ainsi le passage de carburant vers le bas. Au- dessus de la ligne de contact de siège 14 prévue dans l'organe d'obturation de soupape 5, dans la direction amont, la transition 18 avec le perçage de guidage 27 passant par le corps de buse 3 comporte au moins une déviation 19 par rapport à un contour rectiligne, vertical, descendant du côté intérieur 17 du corps de buse 3. La déviation 19 comporte au moins un segment incliné 23 produisant sur le côté intérieur 17 du corps de buse au moins deux arêtes 28,29. Une première distance 24 est définie par la distance entre le point de contact A et l'arête d'éjection 20, prononcée, comprise entre l'aiguille d'injecteur 4 et l'organe d'obturation de soupape 5; cette dis- tance est comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm. La figure 4 montre également un premier mode de réalisation représentant la coopération entre l'aiguille d'injecteur 4 et le siège d'étanchéité 6. L'aiguille d'injecteur 4 a été abaissée avec l'organe d'obturation 5 pour que l'organe d'obturation 5 ne touche plus le côté intérieur 17 du corps de buse 3 et que le carburant puisse être distribué vers le bas dans la chambre de combustion. Le premier exemple de réalisation, en amont de l'orifice d'éjection, le contour intérieur 17 du corps de buse 3 présente une première arête 28 et une seconde arête 29. Les figures 5 à 8 montrent quatre autres exemples de réalisation d'un injecteur de carburant 1 selon l'invention avec l'aiguille 4 pré- sentée en position d'ouverture. La figure 5 montre une seconde distance 25 par rapport au chemin entre un point de contact A situé sur la ligne de contact 14 et une troisième arête 30 du côté intérieur 17. La distance 25 se situe dans une zone comprise entre 0,055 mm et 0,2 mm. Dans le second exemple de réalisation présenté à la figure 5, le côté intérieur 17 du corps de buse 3 comporte du côté aval directe-ment avant l'orifice d'éjection, trois arêtes 28, 29, 30 l'une derrière l'autre; Dans le troisième exemple de réalisation de l'injecteur 1 selon l'invention tel que présenté à la figure 6, on a une déviation 19 du contour 22 vertical descendant du côté intérieur 17 du corps de buse 3 qui a la forme d'un arc de cercle 16; sur le côté intérieur 17 du corps de buse 3, on a ainsi deux arêtes 28, 29. La déviation 19 du contour 22 par rapport à une droite verticale descendante peut également se composer de plus d'un arc de cercle 16, c'est-à-dire de plusieurs arcs de cercle 16 différents. La figure 7 montre un quatrième exemple de réalisation de l'injecteur selon l'invention dans lequel la déviation 19 du contour 22 par rapport à une droite verticale descendante correspondant au côté intérieur 17 du corps de buse 3 se compose d'une alternance de segments inclinés 23 successifs et d'au moins un arc de cercle 16 donnant les arêtes 28, 29, 30. La combinaison des segments inclinés 23 et des arcs de cercle 16 est quelconque. La figure 8 montre un cinquième exemple de réalisation d'un injecteur selon l'invention comportant un segment incliné 23 comme déviation 19 du contour par rapport à une droite verticale descendante correspondant au côté intérieur 17 du corps de buse 3 avec une arête 28 sur le côté intérieur 17 du corps de buse 3. Il est prévu une première distance 24 comprise dans une plage entre 0,05 mm et 0,2 mm concernant le chemin compris entre le point de contact A et l'arête d'éjection 20. Une seconde distance 25 se situe dans une plage analogue entre 0, 055 mm et 0,2 mm et concerne le chemin compris entre le point de contact A et la première arête 28 du côté intérieur 17 du corps de buse 3. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations telles que présentées et peut s'appliquer également à des constructions quelconques d'injecteur de carburant 1 équipé d'actionneur 7 quelconque; l'injecteur 4 peut être commandé par un moyen électromagnétique ou hydraulique. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de carburant (1) pour injecter directement du carburant dans la chambre de combustion d'une moteur à combustion interne, comportant un corps de buse (3) muni d'une aiguille d'injecteur (4) commandée par un actionneur (7) ainsi qu'un organe d'obturation de soupape (5) coopérant avec l'aiguille (4) et tourné vers la chambre de combustion, cet organe d'obturation étant tenu en appui étanche contre une surface de siège de soupape (6A) lorsque l'actionneur (7) est au repos, caractérisé en ce que au-dessus de la ligne de contact de siège (14), du côté amont, au moins une déviation (19) par rapport au contour vertical descendant (22) du côté intérieur (17) du corps de buse (3) est prévue à la transition (18) avec un perçage de guidage (27). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la déviation (19) est au moins un segment incliné (27) se traduisant par au moins deux arêtes (28,29) sur le côté intérieur (17) du corps de buse (3). 3 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la déviation (19) est au moins un arc de cercle (16) se traduisant par au moins deux arêtes (28, 29) sur le côté intérieur (17) du corps de buse (3) . 4 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la déviation (19) est une combinaison quelconque d'au moins un segment incliné (23) et d'au moins un arc de cercle (16) donnant trois arêtes (28, 29, 30) sur le côté intérieur (17) du corps de buse (3). 5 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la déviation (19) est exactement un segment incliné (23) formant une première arête (28) sur le côté intérieur (17) du corps de buse (3). 6 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une première distance (24) définie entre le point de contact A situé sur la ligne de contact de siège (14), et l'arête d'éjection (20) accentuée entre l'aiguille (4) et l'organe d'obturation (5), est comprise entre 0, 05 mm et 0,2 mm. 7 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une seconde distance (25) définie entre le point de contact A situé sur la ligne de contact de siège (14) et une troisième arête (30) du côté intérieur 10 (17), est comprise entre 0,055 mm et 0,2 mm.