Brevet FR2874973A1 — publié le 20060310

Circuit d'alimentation en combustible sous pression à moyens de filtrage et d'amortissement La présente invention se rapporte à un circuit d'alimentation en combustible sous pression pour moteurs à combustion interne. Les circuits d'alimentation connus comprennent une rampe d'injection commune, plus généralement dénommée Common Rail , dans lequel le carburant est injecté sous haute pression, et une pluralité d'injecteurs permettant de délivrer le carburant dans les cylindres du moteur. Chaque injecteur étant alors relié à ladite rampe d'injection par l'intermédiaire d'un conduit l'alimentation. Un problème qui se pose généralement dans ces circuits résulte du mode de fonctionnement particulier de ces injecteurs. En effet, ils délivrent le carburant séquentiellement à une fréquence déterminée, ce qui génère des ondes de pression dans le circuit d'alimentation. Ces ondes de pression sont susceptibles d'interférer entre elles et de perturber le fonctionnement des injecteurs. Ce problème est d'autant plus critique que les injecteurs fonctionnent maintenant en injections fractionnées où on découpe une phase d'injection en plusieurs petites injections. En outre, les injecteurs adaptés à ces circuits d'alimentation sont très sensibles aux particules contenues dans les carburants car le jeu des pièces qui les constituent est relativement faible, de l'ordre du micromètre. Il est donc nécessaire de filtrer le carburant en amont des injecteurs. Ainsi, afin de résoudre ce double problème, de la présence des ondes de pression et des particules du carburant, il a été imaginé de monter sur le conduit d'alimentation de chacun des injecteurs, d'une part un filtre situé près de l'injecteur et d'autre part un système de perte de charge près de la rampe d'injection commune. Ce système de perte de charge est adapté à l'écoulement du carburant en couches minces et il est couplé en parallèle à un clapet anti-retour permettant d'éviter la déchéance de performances moteur. On pourra se référer, notamment au document EP 1 217 202 qui décrit un tel dispositif. Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est alors de fournir un circuit d'alimentation qui non seulement permette d'atténuer les ondes de pression et de filtrer le carburant mais aussi, qui soit relativement simple à monter et d'un coût avantageux. Dans ce but, la présente invention propose un circuit d'alimentation en combustible sous pression pour moteur à combustion interne, ledit circuit d'alimentation comprenant une rampe d'injection commune et une pluralité d'injecteurs, lesdits injecteurs étant respectivement reliés à ladite rampe d'injection par un conduit d'alimentation, lesdits injecteurs étant susceptibles de générer des ondes de pression dans ledit circuit d'alimentation, chacun des conduits d'alimentation comprenant un filtre permettant de filtrer le carburant et des moyens d'atténuation desdites ondes de pression, lesdits moyens d'atténuation des ondes de pression présentant en parallèle, des moyens d'écoulement en couche mince et des moyens anti-retour, lesdits moyens d'écoulement en couche mince étant adaptés à provoquer des pertes de charge du combustible ;selon l'invention, ledit filtre et lesdits moyens d'atténuation des ondes de pression sont formés d'un seul dispositif de restriction. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en u̇vre d'un seul dispositif de restriction qui permet à la fois de filtrer le carburant qui le traverse et d'atténuer les ondes de pression générées par les injecteurs. De la sorte, moins de pièces sont nécessaires pour assurer les fonctions de filtration et d'atténuation des ondes de pression et en conséquence la complexité du montage et les coûts s'y afférents en sont considérablement diminués. En outre, un tel dispositif de restrictions est bien plus compact que des moyens espacés l'un de l'autre sur le conduit d'alimentation, l'un de filtration l'autre pour l'atténuation des ondes de pression, de sorte que l'encombrement entre la rampe d'injection commune et les injecteurs est considérablement réduit. Chaque injecteur présente une entrée à laquelle est raccordé le conduit d'alimentation, et de façon particulièrement avantageuse ledit dispositif de restriction est monté à l'entrée desdits injecteurs. De la sorte, les ondes de pression générées par les injecteurs sont immédiatement atténuées, sans écart temporel, ce qui permet d'améliorer notablement la maîtrise des injections fractionnées précitées. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit dispositif de restriction comprend un organe tubulaire destiné à être monté coaxialement dans un alésage, ledit organe tubulaire présentant une surface externe et un canal axial, ledit combustible étant susceptible de s'écouler en couches minces le long de ladite surface externe, et ledit organe tubulaire présente un chemin de passage du carburant débouchant dans ladite surface externe et dans ledit canal axial, lesdits moyens anti-retour étant montés dans ledit canal axial. De la sorte, le combustible ou carburant, est susceptible de s'écouler en couches minces entre la paroi de l'alésage et la surface externe de l'organe tubulaire, si bien que non seulement le combustible subit une perte de charge, mais au surplus les particules présentes dans le combustible sont brisées de sorte qu'elles ne présentent plus aucun danger pour l'injecteur. En outre, grâce au chemin de passage et au canal axial équipé de moyens anti-retour, durant les phases d'injection les moyens anti-retours sont susceptibles de libérer le canal axial de façon à autoriser une injection sans aucune perte de charges gênantes, tandis que durant les phases de repos où le canal axial est obturé, le combustible s'écoule le long de l'organe tubulaire et subit des pertes de charges relativement importantes. Par ailleurs, ledit organe tubulaire présentant une extrémité d'entrée externe dudit carburant et une extrémité de sortie externe dudit carburant opposée, ledit canal axial est, de façon particulièrement avantageuse, obturé dans le sens de ladite extrémité d'entrée tandis qu'à l'extrémité opposée ledit canal axial est équipé desdits moyens anti-retour. Ainsi, après avoir traversé le chemin de passage le carburant s'écoule, sous pression, dans le canal axial vers lesdits moyens anti-retours puisque le canal axial est obturé à l'autre extrémité. Selon un mode de mise en u̇vre particulier de l'invention, ledit canal axial présente un élargissement dans ladite extrémité opposée formant siège et en ce que lesdits moyens anti-retour comprennent une bille montée en appui élastique sur ledit siège. De la sorte, dès que l'injecteur est en phase d'injection, ladite bille est écartée dudit siège et libère le canal axial pour autoriser le passage du combustible. En revanche, dès que l'injection cesse, la bille retrouve sa position sur son siège, entraînée qu'elle est par les moyens élastiques, et obture de nouveau le canal axial. Avantageusement, ledit organe tubulaire présente au moins une fente longitudinale entre lesdites extrémités débouchant dans ladite surface externe et dans ledit canal axial pour former ledit chemin de passage. De la sorte, le chemin de passage est suffisamment large pour que le carburant s'y écoule à travers durant les phases d'injection. En outre, et de façon préférentielle, l'organe tubulaire présente au moins deux rainures ménagées, longitudinalement dans ladite surface externe, une rainure d'entrée qui débouche dans ladite extrémité d'entrée et une rainure de sortie qui débouche dans ladite extrémité de sortie. Ainsi, le carburant est susceptible d'être injecté dans ladite rainure d'entrée de manière à ce qu'il puisse atteindre rapidement l'espace annulaire situé entre la surface externe et la paroi de l'alésage et il est ensuite récupéré dans la rainure de sortie pour être guidé vers l'extrémité de sortie puis dans l'injecteur. Avantageusement, ledit organe tubulaire présente à chacune desdites extrémités, une portée cylindrique adaptée à prendre appui dans l'alésage, chacune desdites portées étant respectivement fendue au droit desdites rainures pour guider l'écoulement dudit carburant entre les fentes. De la sorte, chacune des extrémités de l'organe tubulaire sont jointes hermétiquement dans l'alésage excepté les parties fendues qui prolongent radialement lesdites rainures et qui permettent l'écoulement du combustible. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique de face d'un injecteur conforme à l'invention ; - la Figure 2 est une vue schématique de détail en écorché de l'injecteur illustré sur la Figure 1 ; - la Figure 3A est une vue schématique de face d'un élément de l'invention illustrée partiellement sur la Figure 2 et dans un premier état ; - la Figure 3B est une vue en coupe de l'élément illustré sur la Figure 3A selon le plan IIIB-IIIB illustré sur la Figure 3A ; - la Figure 3C est une vue schématique de côté selon IIIC, de l'élément illustré sur la Figure 3A ;- la Figure 3D est une schématique en coupe axiale de l'élément illustré sur la Figure 3A ; - la Figure 4A est une vue schématique de face de l'élément illustré sur la Figure 3A dans d'un second état ; et, - la Figure 4B est une vue schématique en coupe axiale de l'élément illustré sur la Figure 4A. La Figure 1 montre un injecteur 10 destiné à être monté dans l'épaisseur de la culasse d'un moteur à combustion interne. L'injecteur 10 présente une extrémité supérieure 11 adaptée à l'entrée d'un carburant selon la flèche illustrée F et une extrémité inférieure 12 adaptée à la sortie du carburant dans un cylindre du moteur selon la flèche illustrée G. L'injecteur 10 est relié à une rampe d'injection commune 14 par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation 16 et il est également relié à des moyens de commande électriques par des moyens d'alimentation 17. Selon un mode de mise en u̇vre non représenté, quatre injecteurs sont reliés à la rampe d'injection commune qui elle est alimentée par une pompe à haute pression, et ils sont reliés par des conduits d'alimentation constitués de tubes adaptés à supporter des hautes pressions internes. La Figure 2 illustre plus en détail l'extrémité supérieure de l'injecteur 10 illustré sur la Figure 1. On y distingue grâce à la représentation en écorché, un alésage axial 18 ménagé longitudinalement depuis l'extrémité supérieure 11 de l'injecteur 10, ledit alésage axial 18 définissant une paroi interne 19. Par ailleurs, un organe tubulaire 20 est monté coaxialement selon l'axe de symétrie A dans l'alésage 18. Bien évidemment, l'alésage 18 et l'organe tubulaire 20 sont de symétrie cylindrique de révolution. En outre, l'organe tubulaire 20 présente une extrémité d'entrée 22 munie d'une première portée cylindrique 24 et une surface externe 26. Ainsi, grâce à la portée cylindrique 24 dont l'épaisseur radiale est de l'ordre de la dizaine de micromètres, par exemple quelques dizaines de micromètres, l'organe tubulaire 20 est maintenu en position fixe à l'intérieur de l'alésage 18. De la sorte, la surface externe 26 est maintenue à une distance constante de la paroi interne 19 de l'alésage 18 et sensiblement équivalente à la dizaine de micromètres ou aux quelques dizaines de micromètres ; la surface externe 26 et la paroi interne 19 délimitent un espace annulaire 28 qui s'étend longitudinalement dans l'axe A de l'injecteur 10. On se référera maintenant aux Figures 3A à 3D pour décrire plus en détail un organe tubulaire 20 tel qu'illustré partiellement à la Figure 2. L'organe tubulaire 20 est ici représenté de face, on n'y retrouve son extrémité d'entrée 22 qui présente la première portée cylindrique 24 et sa surface externe 26. Par ailleurs, et de façon symétrique, l'organe tubulaire 20 présente une extrémité de sortie 30 qui présente elle-même une seconde portée cylindrique 32 identique à la première 24. En outre, l'organe tubulaire 20 présente une première rainure longitudinale 34 ménagée dans la surface externe 26 dont une première extrémité 36 débouche dans l'extrémité d'entrée 22 et dont une seconde extrémité 38 se termine dans la surface externe 26 sans atteindre l'extrémité de sortie 30. La portée cylindrique 24 est alors fendue au droit de la première rainure 34. Une seconde rainure longitudinale 40 diamétralement opposée à la première rainure 34 est ménagée têtebêche dans la surface externe 26 et elle débouche non pas dans l'extrémité d'entrée 22 mais dans l'extrémité de sortie 30. Cette seconde rainure longitudinale 40 apparaît en coupe sur la Figure 3C contiguë. On a représenté sur la Figure 3B l'organe tubulaire 20 selon un plan de coupe médian IIIB-IIIB. On y retrouve la surface externe 26 circulaire et les première et seconde rainures 34, 40. Par ailleurs, l'organe tubulaire présente un canal axial 42 qui est en communication avec l'extérieur de l'organe tubulaire 20 grâce à deux fentes longitudinales 44, 46 sensiblement radiales formant chemin de passage, qui débouchent dans la surface externe 26 et dans ledit canal axial 42 de part et d'autre de la première rainure 34. On retrouve sur la Figure 3D l'organe tubulaire 20 en coupe axiale, sur laquelle apparaît le canal axial 42. Ce canal axial 42 est obturé vers l'extrémité d'entrée 22 tandis qu'il débouche dans l'extrémité de sortie 30. En outre, il présente un élargissement 48 formant siège dans lequel une bille 50 maintenue en appui contre ledit siège par des moyens élastiques 52, est adaptée à former soupape. Ainsi, dans cette position particulière où la bille 50 obture le canal axial 42 et qui correspond à une phase où l'injecteur 10 n'injecte pas de carburant dans le cylindre du moteur, le carburant s'écoule sous pression dans la première rainure 34 d'entrée en entrant tout d'abord par l'extrémité d'entrée 22 illustrée sur la Figure 3C, puis il s'écoule autour de l'organe tubulaire 20 entre la surface externe 26 et la paroi interne de l'alésage, espacées de quelques dizaines de micromètres, sans pénétrer dans les fentes longitudinales 44, 46. Ensuite, le carburant débouche dans la seconde rainure 40 diamétralement opposée à la première rainure 34, puis il s'écoule vers l'extrémité de sortie 30 pour se diriger vers l'extrémité inférieure 12 de l'injecteur 10. Ainsi, le carburant sous pression passe de la première rainure 34 d'entrée à la seconde rainure 40 de sortie en traversant au moins une partie de l'espace annulaire 28 selon les flèches hélicoïdales H représentées schématiquement sur la Figure 3C. De la sorte, le carburant s'écoule en couches minces, dans cet espace annulaire 28, ce qui permet à la fois de filtrer les particules éventuellement présentes dans le carburant et d'atténuer les interactions entre injecteurs en amortissant les ondes de pression. Les particules ou impuretés qui sont éventuellement présentes dans le carburant se brisent en effet, grâce au jeu très réduit entre la surface externe 26 de l'organe tubulaire 20 et la paroi interne 19 de l'alésage 18. En revanche, lorsque la bille 50 est écartée de son siège 48, ainsi que l'illustre la Figure 4B, et ce durant la phase où l'injecteur injecte du carburant dans le cylindre du moteur, le carburant s'écoule principalement à travers le canal axial 42. On retrouve sur la Figure 4A l'organe tubulaire 20 en vue de face sur laquelle apparaît la première rainure 34 d'entrée ainsi que l'extrémité d'entrée 22. Ainsi, le carburant qui s'écoule sous pression dans la première rainure 34 en traversant l'extrémité d'entrée 22 selon la flèche E, s'écoule en majeure partie dans les fentes 44, 46 selon les flèches h pour déboucher dans le canal axial 42 et non pas autour de l'organe tubulaire 20 pour déboucher dans la seconde rainure 40. Le carburant emprunte en effet le parcours présentant le moins de contrainte.Le parcours qui s'étend de la première rainure 34 à la seconde rainure 40 est en quelque sorte court-circuité et c'est ce qui évite la déchéance de performances moteur. En revanche, la fonction de filtration du carburant subsiste, puisque ce dernier s'écoule de la première rainure 34 aux fentes 44, 46 en traversant une portion de l'espace annulaire 28 où la surface externe 26 est rapprochée de la paroi interne 19 de l'alésage 18. Les particules peuvent alors se briser avant de poursuivre leur course dans l'injecteur. Ainsi, grâce à un seul dispositif de restriction constitué essentiellement de l'organe tubulaire 20, on réunit à la fois les fonctions de filtration et d'amortissement des ondes de pression, ce qui permet de diminuer le nombre de pièces nécessaires et de simplifier le montage. En outre, ce dispositif de restriction étant entièrement logé dans le corps de l'injecteur 10, très près de l'injection par rapport à la rampe d'injection commune 14, les interactions entre les injections des différents injecteurs sont atténuées plus rapidement. Cela permet d'améliorer la maîtrise d'injections avec des écarts temporels réduits. Par ailleurs, le dispositif de restriction est aussi susceptible d'être rendu solidaire du corps de l'injecteur 10 par vissage sur l'entrée de ce dernier. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation en combustible sous pression pour moteur à combustion interne, ledit circuit d'alimentation comprenant une rampe d'injection commune (14) et une pluralité d'injecteurs (10), lesdits injecteurs étant respectivement reliés à ladite rampe d'injection commune (14) par un conduit d'alimentation (16), lesdits injecteurs étant susceptibles de générer des ondes de pression dans ledit circuit d'alimentation, chacun des conduits d'alimentation (16) comprenant un filtre permettant de filtrer le carburant et des moyens d'atténuation desdites ondes de pression, lesdits moyens d'atténuation des ondes de pression présentant en parallèle, des moyens d'écoulement en couche mince et des moyens anti-retour, lesdits moyens d'écoulement en couche mince étant adaptés à provoquer des pertes de charge du combustible ;caractérisé en ce que ledit filtre et lesdits moyens d'atténuation des ondes de pression sont formés d'un seul dispositif de restriction (20). 2. Circuit d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lesdits injecteurs (10) présentant chacun une entrée (11) à laquelle est raccordée un conduit d'alimentation (16), ledit dispositif de restriction (20) est monté à l'entrée desdits injecteurs. 3. Circuit d'alimentation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de restriction comprend un organe tubulaire (20) destiné à être monté coaxialement dans un alésage (18), ledit organe tubulaire présentant une surface externe (26) et un canal axial (42), ledit combustible étant susceptible de s'écouler en couches minces le long de ladite surface externe (26), et en ce que ledit organe tubulaire (20) présente un chemin de passage (44, 46) du carburant débouchant dans ladite surface externe (26) et dans ledit canal axial (42), lesdits moyens anti-retour (48, 50, 52) étant montés dans ledit canal axial (42). 4. Circuit d'alimentation selon la revendication 3, caractérisé en ce que, ledit organe tubulaire (20) présentant une extrémité d'entrée (22) externe dudit carburant et une extrémité de sortie (30) externe dudit carburant opposée, ledit canal axial (42) est obturé dans le sens de ladite extrémité d'entrée (22) tandis qu'à l'extrémité opposée ledit canal axial (42) est équipé desdits moyens anti-retour (48, 50, 52). 5. Circuit d'alimentation selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit canal axial (42) présente un élargissement (48) dans ladite extrémité opposée formant siège et en ce que lesdits moyens anti-retour comprennent une bille (50) montée en appui élastique sur ledit siège (48). 6. Circuit d'alimentation selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (20) présente au moins une fente longitudinale (44, 46) entre lesdites extrémités débouchant dans ladite surface externe (26) et dans ledit canal axial (42) pour former ledit chemin de passage. 7. Circuit d'alimentation selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins deux rainures (34, 40) sont ménagées longitudinalement dans ladite surface externe (26), une rainure d'entrée (34) qui débouche dans ladite extrémité d'entrée (22) et une rainure de sortie (40) qui débouche dans ladite extrémité de sortie (30). 8. Circuit d'alimentation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe tubulaire (20) présente à chacune desdites extrémités (22, 30), une portée cylindrique (24, 32) adaptée à prendre appui dans l'alésage (18), chacune desdites portées étant respectivement fendue au droit desdites rainures (34, 40) pour guider l'écoulement dudit carburant entre les fentes.