Brevet FR2877699A1 — publié le 20060512

Domaine de l'invention La présente invention concerne un injecteur de carburant pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant dans un corps d'injecteur une aiguille d'injecteur commandée par un actionneur et un organe d'obturation tourné vers la chambre de combustion et coopérant avec l'aiguille d'injecteur, cet organe d'obturation étant maintenu en appui étanche contre une surface de siège de soupape (6A) lorsque l'actionneur est au repos. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un injecteur de carburant, destiné à l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne et ayant une aiguille installée dans un corps de buse et commandée par un actionneur, avec un organe d'obturation d'injecteur coopérant avec l'aiguille du côté tourné vers la chambre de combustion, et en appui étanche contre une surface de siège de soupape lorsque l'actionneur est au repos. Etat de la technique Il est connu par exemple selon le document DE 195 34 445 Al de réaliser un injecteur de carburant s'ouvrant vers l'extérieur et ayant un siège d'étanchéité conique. L'aiguille d'injecteur possède un perçage central qui débouche dans une chambre de pression en amont du siège d'étanchéité. Un actionneur en forme d'actionneur piézo-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. Un ressort de rappel maintient l'aiguille d'injecteur dans sa position de fermeture. Lorsque l'actionneur est excité, son allongement ouvre l'aiguille d'injecteur contre la force développée par le ressort de rappel et permet l'éjection du carburant. L'inconvénient de cet injecteur connu selon le document DE 195 34 445 Al, est notamment la forme conique du jet de carburant injecté dans le moteur et la symétrie de cette forme par rapport à l'axe longitudinal de l'injecteur. Il n'est pas possible de réaliser une injection en biais ou de donner au jet conique une déformation asymétrique pour compenser l'étroitesse de montage de l'injecteur de carburant. Il n'est pas non plus possible de structurer la périphérie du jet. Exposé et avantage de l'invention L'invention concerne un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'extrémité de l'injecteur du côté aval, comporte, au- delà du siège d'étanchéité côté aval, au moins une zone de dégagement d'une arête. L'injecteur selon l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de permettre, grâce à des moyens constructifs sim- pies et économiques au niveau du contour du corps de buse, d'obtenir une injection ayant un jet structuré grâce à une déformation précise du nuage de mélange de carburants, injecté. Comme indiqué ci-dessus, ce résultat s'obtient grâce à l'arête partiellement ou totalement dégagée au niveau du siège d'étanchéité du corps de buse, en fonction de la forme et de la direction que doit avoir le jet de carburant. De façon avantageuse, l'arête est enlevée suivant une partie de cercle au niveau du côté ouvert, aval, du corps de buse de manière à former des zones de dégagement dont l'extension ne touche ni ne coupe tangentiellement la ligne de contact de siège à l'intérieur de la surface de siège de soupape, de sorte que celle-ci assurera toujours une étanchéité parfaite lors de la venue en appui de l'organe d'obturation de soupape. Il est en outre avantageux que les zones de dégagement soient symétriques radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'injecteur, ce qui se traduit par la déformation prévue du nuage de mélange de carburants. La partie en saillie correspondant à l'arête non enlevée est réalisée de manière simple en une seule pièce avec le corps de buse ce qui est avantageux du point de vue de la simplicité et de l'économie de fabrication. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: - les zones de dégagement résultant d'un enlèvement de l'arête sont ré- parties symétriquement autour du siège d'étanchéité d'injecteur, - le nombre de zones de dégagement résultant d'un enlèvement de l'arête est égal à au moins deux, - au moins une zone de dégagement est réalisée sur la partie de cercle du siège d'étanchéité, - les zones dégagées sont des cavités bombées. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un injecteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on enlève une arête d'une extrémité aval de l'injecteur au niveau du corps de buse en aval du siège d'étanchéité pour former au moins une zone dégagée sur l'arête. Suivant d'autres caractéristiques du procédé : - une première étape de procédé consiste à tourner l'extrémité aval du corps de buse de l'injecteur par son extrémité aval du siège de soupape vers un laser et à fixer sous le laser l'axe longitudinal de l'injecteur comme axe fixe, une seconde étape du procédé consistant à déplacer le laser pour que le faisceau laser balaye un plan de mouvement défini, - dans une autre étape de procédé, par mise en marche et coupure du laser on segmente l'arête et on développe au moins deux zones de dé- gagement. Dessins La présente invention sera détaillée ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés de manière simplifiée dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 2 est une coupe schématique d'un injecteur de carburant s'ouvrant vers l'extérieur et ayant un organe d'obturation selon l'état de la technique, - la figure 3 est une vue schématique de l'exemple de réalisation de la figure 2 d'un injecteur connu pour la partie III-III de la figure 2 qui est représentée en position tournée, - la figure 4 est une vue schématique d'un injecteur de carburant tel que celui de la figure 2, connu, pour la partie IV-IV de la figure 2 en posi- tion tournée, - la figure 5 est une coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 6 est une vue de dessous du corps de buse d'un troisième exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 7 est une vue schématique d'un injecteur de carburant selon l'invention comme celui représenté à la figure 5 et du nuage de mélange de carburants injecté dans la chambre de combustion, - la figure 8 est une coupe schématique d'un quatrième exemple de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 9 est une vue schématique d'un procédé de mise en structure d'une arête du corps d'un injecteur selon l'invention. Description des modes de réalisation La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un injecteur de carburant 1 selon l'invention sous la forme d'un injecteur de système d'injection de carburant de moteur à combustion interne à corn- pression de mélange et allumage commandé. L'injecteur 1 convient notamment pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion non représentée d'un moteur à combustion interne. L'injecteur 1 se compose d'un corps 2 et d'un corps de buse 3 logeant une aiguille d'injecteur 4 qui, pour expliciter les moyens de l'invention détaillés ensuite pour le siège de soupape 6, n'est présentée que coupée. L'aiguille d'injecteur 4 coopère avec un organe d'obturation de soupape 5 qui n'a pas non plus été représenté pour des raisons de simplification. L'organe d'obturation de soupape 5 coopère avec une surface formant siège de soupape 6A pour former un siège d'étanchéité. L'injecteur de carburant 1 de l'exemple de réalisation s'ouvre vers l'extérieur. L'injecteur 1 comporte un actionneur 7 qui dans cet exemple est un actionneur piézo-électrique 7. L'actionneur s'appuie d'un côté contre le corps 2 et de l'autre contre un épaulement 8 coopérant 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 4 comporte un canal de carburant 10 qui conduit le carburant, arrivant par une alimentation centrale de carburant 11 du côté amont, jusqu'au siège d'étanchéité 12. Lorsque l'injecteur 1 est au repos, l'épaulement 8 est solli- cité par la force du ressort de rappel 9 dans la direction opposée à la di-rection de soulèvement pour que l'organe d'obturation 5 soit maintenu en appui étanche contre la surface formant siège de soupape 6A. Lorsque l'actionneur piézo-électrique 7 est excité, il s'allonge dans la direction axiale contre la force développée par le ressort de rappel 9 pour déplacer l'épaulement 8 avec l'aiguille 4 reliée par une liaison de force à l'épaulement 8 dans la direction de soulèvement. L'organe d'obturation 5, non représenté de manière détaillée, se soulève alors de la surface de siège de soupape 6A et le carburant arrivant par le canal 10 est éjecté. Lorsqu'on coupe le courant d'excitation, l'allongement axial de l'actionneur piézo-électrique 7 se réduit si bien que sous l'effet de la poussée exercée par le ressort de rappel 9, l'aiguille d'injecteur 4 se dé-place dans la direction opposée à la direction de soulèvement. L'organe d'obturation 5 s'appuie alors contre la surface formant siège de soupape 6A et l'injecteur 1 se ferme. Pour expliciter les moyens de l'invention, la figure 2 montre la réalisation de l'extrémité aval 13 d'un injecteur 1 selon l'état de la tech- nique; ainsi, des canaux d'écoulement 33, réalisés en forme de rainures dans la surface extérieure de l'aiguille 4, servent à structurer le jet de carburant. Pour cet injecteur et ses composants on utilisera les mêmes références que celles utilisées pour l'injecteur selon l'invention. Ces canaux d'écoulement 33 sont représentés également en vue en coupe à la figure 3. En outre, dans la direction amont, par rapport à la ligne de contact de siège 19, on a également des canaux d'écoulement 34 en forme de parties évasées dans le siège d'étanchéité 12 comme le montre la vue en coupe de la figure 4. Selon l'invention, l'injecteur 1 comporte à son extrémité aval, au niveau du corps de buse 3, comme le montre la figure 5, une arête 18 qui a été dégagée vers l'aval sous la ligne de contact de siège 19 comme l'indique un quart de cercle à la figure 5. L'extension de la zone dégagée 17 indiquée par le quart de cercle à la figure 5 et qui est égale-ment représentée à la figure 6 est dimensionnée pour que la zone de dégagement 17 coupe de nouveau la ligne de contact de siège 19. On assure ainsi l'étanchéité de l'injecteur de carburant 1 selon l'invention dont l'arête 18 a été enlevée. La figure 6 montre qu'à l'extrémité aval de l'injecteur 1, en aval du siège de soupape 12, les zones dégagées 17 sont symétriques ra- dialement par rapport à l'axe longitudinal 20 de l'injecteur; les zones dé-gagées 17 et les zones non dégagées 23 alternent au niveau de l'arête 18. La figure 7 montre un nuage de mélange de carburants 15 asymétrique, tridimensionnel, et dont la périphérie est structurée car ce nuage comporte une partie en creux 16. Cette partie en creux 16 peut être modifiée suivant l'extension et la disposition des zones dégagées 17. Le but de cette mise en forme du nuage de mélange de carburants 15 est de réaliser la partie en creux 16 du nuage 15 pour que les électrodes 22 d'une bougie 21 ne soient pas noyées par le nuage de mélange de carburants 15 directement après l'injection. On évite ainsi que du coke ne se dépose à la surface des électrodes d'allumage 22. La figure 8 montre la disposition de la bougie 21 et son électrode d'allumage 22 correspondant aux conditions évoquées ci-dessus pour éviter le dépôt de coke sur l'électrode d'allumage 22. La zone dégagée 17 occupe trois quart de cercle et l'arête non dégagée 18 se trouve du côté de la bougie 21 et de son électrode d'allumage 22. Ainsi, le creux 16 du nuage de mélange de carburant 15 contourne la zone autour de l'électrode d'allumage 22 pour éviter le dépôt 5 de coke sur l'électrode. La figure 9 est une vue schématique d'un procédé de structuration de l'arête 18 du corps de buse 3 d'un injecteur de carburant 1 selon l'invention. Le corps de buse 3 et son extrémité côté dégagement 13 est fixé en position retournée sous un laser 24 pour que l'axe longitudinal 20 de l'injecteur 1 corresponde à l'axe fixe 26 autour duquel le corps de buse 3 exécute ensuite un mouvement de rotation 32. Pendant le mouvement de rotation du corps de buse 3, le faisceau laser 25 émis par le laser 24 exécute un mouvement de pivotement 28 défini par l'angle a correspondant à l'amplitude de mouvement maximum 29, 30. L'extension de la zone dégagée 17 dépend de l'amplitude de l'angle a, c'est-à-dire que plus l'angle a est grand et plus large sera l'extension de la zone dégagée 17. Le plan de déplacement 27 du faisceau laser 25 dans lequel se fait le mouvement de pivotement 28 du faisceau 25 est donné par le vecteur normal 31. Le vecteur normal 31 fait un angle cp avec l'axe fixe 26 qui détermine l'orientation du plan de mouvement 27 par rapport à l'arête 18 à enlever; l'angle cp est au maximum égal à 90 . On pourra segmenter l'arête 18 à enlever en coupant et en remettant en marche le laser 24. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation re- présentés et peut s'appliquer également par exemple à des injecteurs de carburant 1 à commande électromagnétique. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'angle a est au moins suffisamment grand pour que l'extension d'au moins une zone de dégagement 17 ne coupe ni ne touche tangentiellement une ligne de 30 contact de siège 19. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'angle a est au plus tel que l'extension d'au moins une zone de dégagement 17 correspond au maximum à 0,2 mm. REVENDICATIONS 1 ) Injecteur de carburant (1) pour l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant dans un corps d'injecteur (3) une aiguille d'injecteur (4) commandée par un actionneur (7) et un organe d'obturation (5) tourné vers la chambre de combustion et coopérant avec l'aiguille d'injecteur (4), cet organe d'obturation étant maintenu en appui étanche contre une surface de siège de soupape (6A) lorsque l'actionneur (7) est au repos, caractérisé en ce que l'extrémité (13) de l'injecteur (1) du côté aval, comporte, au-delà du siège d'étanchéité (12) côté aval, au moins une zone de dégagement (17) d'une arête (18). 2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de dégagement (17) résultant d'un enlèvement de l'arête (14) sont réparties symétriquement autour du siège d'étanchéité d'injecteur (12). 3 ) Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le nombre de zones de dégagement (17) résultant d'un enlèvement de l'arête (14) est égal à au moins deux. 4 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une zone de dégagement (17) est réalisée sur la partie de cercle du siège d'étanchéité (12). 5 ) Injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' une bougie (21) est installée en regard de la zone non dégagée (18) du siège d'étanchéité d'injecteur (12). 6 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nuage de mélange de carburants (15) sortant de l'extrémité aval (13) de l'injecteur (1) a une forme asymétrique tridimensionnelle. 7 ) Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le nuage de mélange de carburants (15) émis ne touche pas l'électrode d'allumage (22) d'une bougie d'allumage (21). 8 ) Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la forme du nuage de mélange de carburants (15) injecté dans la chambre de combustion comporte au moins une partie en creux (16). i0 9 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des zones non dégagées (23) de l'arête (18) sont réalisées en aval du siège d'étanchéité de soupape (12) en une seule pièce avec le corps de buse (3) 15 de l'injecteur (1). 10 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de dégagement (17) sont des cavités bombées. 11 ) Procédé de fabrication d'un injecteur de carburant (1), destiné à l'injection directe de carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne et ayant une aiguille (4) installée dans un corps de buse (3) et commandée par un actionneur (7), avec un organe d'obturation d'injecteur (5) coopérant avec l'aiguille (4) du côté tourné vers la chambre de combustion, et en appui étanche contre une surface de siège de soupape (6A) lorsque l'actionneur (7) est au repos, caractérisé en ce qu' on enlève (14) une arête (18) d'une extrémité aval (13) de l'injecteur (1) au 30 niveau du corps de buse (3) en aval du siège d'étanchéité (12) pour former au moins une zone dégagée (17) sur l'arête (18). 12 ) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu' une première étape de procédé consiste à tourner l'extrémité aval (13) du corps de buse (3) de l'injecteur (1) avec son extrémité aval du siège de soupape (12) vers un laser (24), et à fixer sous le laser (24) l'axe longitudinal (20) de l'injecteur (1) comme axe fixe (26). 13 ) Procédé selon la revendication 12, caractérisé par une seconde étape du procédé consistant à déplacer le laser (24) pour que le faisceau laser (25) balaye un plan de mouvement (27) défini. 14 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le mouvement du faisceau laser (25) se fait comme mouvement de pivote-ment (28) limité au plan de mouvement défini (27). 15 ) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le mouvement de pivotement (28) du faisceau laser (25) est défini par une amplitude maximale de mouvement (29, 30) correspondant à un angle a. 16 ) Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'angle a est au moins suffisamment grand pour que l'extension d'au moins une zone de dégagement (17) ne coupe ni ne touche tangentielle-20 ment une ligne de contact de siège (19). 17 ) Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'angle a est au plus tel que l'extension d'au moins une zone de dégage-25 ment (17) correspond au maximum à 0,2 mm. 18 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'alignement relatif du plan de mouvement (27) est défini pour qu'un angle 30 cp compris entre un vecteur normal (31) du plan de mouvement (27) et l'axe fixe (26) ne dépasse pas 90 . 19 ) Procédé selon la revendication 13, caractérisé par une troisième étape de procédé selon laquelle le corps de buse (3) exécute un mouvement de rotation (32) autour de son axe fixe (26). 20 ) Procédé selon la revendication 19, 2877699 io caractérisé en ce que dans une autre étape de procédé, par mise en marche et coupure du laser (24) on segmente l'arête (18) et on développe au moins deux zones de dégagement (17).