Brevet FR2890122A3 — publié le 20070302

FR 2890122 A3 20070302 FR 0552564 A 20050825 INJECTEUR DE CARBURANT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale à un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne, de préférence pour un moteur Diesel. L'invention concerne également un moteur comprenant au moins un tel injecteur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE De façon connue, un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comporte un cylindre au sein duquel est logée une aiguille dite d'injection, cette aiguille étant équipée de moyens de guidage capables de la guider dans ce cylindre en établissant un contact avec ce dernier. Dans l'art antérieur, ce contact prend habituellement la forme d'un contact cylindre-cylindre établi au niveau de parties amont de l'aiguille et du cylindre, ce contact s'étendant par exemple sur une demi-longueur de l'aiguille étant tout simplement obtenu en faisant coïncider les diamètres des deux éléments. Dans une partie aval de l'aiguille, celle-ci dispose d'un diamètre inférieur permettant de définir un espace annulaire avec le cylindre, destiné à être traversé par du carburant. De ce fait, on peut comprendre que toute la partie aval de l'aiguille d'injection, également appelée partie basse, est dépourvue de moyens de guidage. Or cette aiguille constitue une partie extrêmement sollicitée de l'injecteur, étant donné qu'elle est soumise à un mouvement oscillatoire entre une position ouverte permettant au carburant de pénétrer dans la chambre de combustion, et une position fermée également dite d'obturation dans laquelle le carburant est retenu dans l'injecteur, et ne peut donc pas s'échapper du système common rail généralement employé dans les moteurs Diesel. Les nombreux allers-retours rencontrés durant ce mouvement oscillatoire entraînent bien évidemment des chocs répétés au niveau de l'extrémité libre de l'aiguille, dès que celle-ci atteint la position fermée précitée. Cela peut à terme provoquer des problèmes de désaxage de la partie aval de l'aiguille par rapport à l'axe longitudinal du cylindre, ce désaxage étant bien évidemment susceptible d'engendrer une mauvaise répartition du carburant dans la chambre de combustion durant les phases d'injection. D'autre part, un inconvénient additionnel peut se poser lorsque l'injecteur est monté sur un système common rail. Effectivement, il a été remarqué que le système de fixation était capable de contraindre l'injecteur jusqu'à provoquer une flexion de celui-ci. Dans un tel cas, le cylindre de l'injecteur ne peut alors plus conserver sa forme cylindrique, ce qui conduit naturellement à une limitation de la course de l'aiguille située en son sein, voire à un blocage total de la partie amont de cette aiguille dans le cylindre déformé. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne, comportant un cylindre disposant d'un axe longitudinal et au sein duquel est logée une aiguille d'injection, cette aiguille étant équipée de premiers moyens de guidage capables de la guider dans le cylindre en établissant un premier contact avec ce dernier. Selon l'invention, l'aiguille est également équipée de seconds moyens de guidage capables de la guider dans le cylindre durant le mouvement de l'aiguille au sein de ce cylindre, en établissant un second contact avec ce dernier, les premier et second contacts se trouvant respectivement agencés sur un premier et un second cercle de plans perpendiculaires à l'axe longitudinal du cylindre. Ainsi, l'invention permet globalement de remplacer l'unique guidage du type cylindre-cylindre rencontré dans les réalisations de l'art antérieur, par un double guidage constitué de deux contacts chacun agencé sur un cercle appartenant donc au cylindre de l'injecteur. Cette spécificité permet avantageusement de conserver un guidage dans la partie amont de l'aiguille, mais également de prévoir un second guidage au niveau de la partie aval de cette dernière, par exemple à proximité d'une extrémité libre de cette aiguille d'injection. Les risques de désaxage de l'aiguille sont donc quasiment réduits à néant par la présence de ces seconds moyens de guidage, ce qui permet avantageusement de ne pas être confronté à des problèmes de répartition du carburant dans la chambre de combustion lors des phases d'injection. En outre, le fait d'avoir remplacé le contact cylindre-cylindre par deux contacts distincts assimilables à des contacts annulaires linéaires, permet de ne plus avoir à se soucier des éventuelles déformations de l'injecteur susceptibles d'être provoquées par le système de fixation de ce dernier sur le système common rail. En effet, même si le cylindre subit une légère flexion, la nature linéaire des deux contacts implique avantageusement que sa course au sein du cylindre n'est pas altérée. Par ailleurs, il est précisé qu'un autre 20 avantage de la présente invention réside dans le fait que les deux contacts obtenus durant le mouvement de l'aiguille dans le cylindre, assimilables donc à des contacts annulaires linéaires, permettent de conserver l'isostaticité du système. Enfin, il est indiqué que le fait de prévoir deux contacts se trouvant respectivement agencés sur un premier et un second cercle permet de réduire sensiblement la masse de l'aiguille par rapport à celle rencontrée dans les réalisations de l'art antérieur, car c'est alors la quasi-totalité de l'aiguille qui peut présenter un diamètre inférieur à celui du cylindre. Comme évoqué précédemment, on prévoit de préférence que les premiers moyens de guidage coopèrent avec une partie amont du cylindre, et que les seconds moyens de guidage coopèrent avec une partie aval du cylindre. Préférentiellement, le second contact est constitué par une pluralité de points répartis sur le second cercle. Cette particularité est l'une des solutions préférées en vue de l'obtention d'un contact à la fois satisfaisant en terme de guidage de l'aiguille, et autorisant le passage du carburant vers les orifices d'injection prévus sur un corps de l'injecteur. Naturellement, d'autres solutions sont envisageables, tels que prévoir un second contact constitué d'arcs de cercle, éventuellement combinés avec des points, sans sortir du cadre de l'invention. De préférence, les seconds moyens de guidage comportent une pluralité d'ailettes solidaires de l'aiguille d'injection et espacées les unes des autres autour de celle-ci, chacune établissant un contact ponctuel avec le cylindre. Les ailettes sont alors préférentiellement agencées de façon à ce que lorsque l'extrémité libre de l'aiguille occupe une position d'obturation des orifices d'injection prévus sur un corps de l'injecteur, ces ailettes soient dépourvues de contact avec le cylindre, et situées en regard et à distance d'une partie évasée prolongeant ce cylindre. Ainsi, cette configuration autorise la conservation de l'isostaticité du système même lorsque l'aiguille occupe sa position fermée ou d'obturation dans laquelle son extrémité libre est guidée par le corps de l'injecteur, et plus précisément par son extrémité de forme conique portant les orifices d'injection. En d'autres termes, la conception de l'injecteur est telle qu'un double contact est toujours obtenu entre le cylindre et l'aiguille, le second contact étant établi avec les seconds moyens de guidage dès que cette aiguille quitte la position fermée puis durant la montée et la descente de l'aiguille, l'extrémité de forme conique du corps d'injecteur prenant uniquement le relais lorsque l'aiguille atteint sa position fermée. Sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait également prévoir que le contact entre les seconds moyens de guidage et le cylindre soit rompu légèrement avant que l'aiguille n'atteigne sa position fermée dans laquelle son extrémité libre de forme conique est au contact de l'extrémité du corps d'injecteur de forme complémentaire. Toujours de manière préférentielle, les premiers moyens de guidage sont agencés en amont d'ouvertures pratiquées au niveau du cylindre afin d'assurer l'alimentation en carburant de ce dernier. De plus, on prévoit préférentiellement que le premier contact est constitué par le premier cercle, même si il pourrait bien évidemment être envisagé d'autres solutions telles que celles proposées pour le premier contact. Dans un tel cas, les premiers moyens de guidage peuvent alors être constitués par un gonflement sphérique solidaire de l'aiguille d'injection, ce gonflement sphérique établissant donc un contact linéaire avec le cylindre. Ici encore, il est noté que si la forme sphérique est préférée, il pourrait néanmoins être employé toute forme permettant d'obtenir le contact annulaire linéaire souhaité. Enfin, on peut prévoir que le gonflement sphérique et la pluralité d'ailettes soient réalisés d'une seule pièce avec l'aiguille d'injection. Un autre objet de la présente invention concerne un moteur à combustion interne pour véhicule automobile comportant au moins un tel injecteur de carburant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels; - la figure 1 représente une vue partielle en coupe d'un injecteur de carburant selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'aiguille d'injection occupant une position d'obturation des orifices d'injection prévus sur un corps de l'injecteur; - la figure 2 représente une vue similaire à celle montrée sur la figure 1, l'aiguille d'injection 30 occupant une position quelconque au sein du cylindre, entre une position ouverte et sa position d'obturation également dite position fermée; - la figure 3 représente une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 1; et - la figure 4 représente une vue en coupe prise le long de la ligne IV-IV de la figure 2. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d'abord à la figure 1, on peut apercevoir un injecteur de carburant 1 pour moteur Diesel, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. L'injecteur 1 comporte globalement un corps d'injecteur 2 définissant une partie amont ou partie haute 4, ainsi qu'une partie aval ou partie basse 6, ces deux parties étant séparées par une ligne fictive 8. Le corps 2 de l'injecteur 1 montré verticalement est traversé par un cylindre 10 d'axe longitudinal 12, ce cylindre étant destiné à recevoir une aiguille d'injection 14, qui, sur cette figure 1, est montrée dans une position fermée également dite position d'obturation des orifices d'injection 16 prévus sur une portion d'extrémité aval 2a du corps 2. A ce titre, il est noté que dans la description, les termes amont et aval sont à considérer par rapport à une direction principale d'écoulement du carburant à travers le cylindre 10, cette direction étant représentée schématiquement par la flèche 20 verticale. Dans cette position d'obturation, l'extrémité libre 14a de l'aiguille 14 est donc en appui contre la portion d'extrémité aval 2a du corps 2, et plus précisément contre une surface intérieure conique 22 de forme complémentaire au niveau de laquelle débouchent les orifices 16, comme cela est bien connu de l'homme du métier. Dans cette position, le carburant présent au sein du cylindre 10 ne peut donc s'introduire dans la chambre de combustion du moteur (non représentée) située à proximité des orifices 16. Le corps 2 est équipé dans sa partie amont 4 de moyens d'amenée du carburant dans le cylindre 10, ces moyens 24 étant d'un type quelconque et connu de l'homme du métier, et intégrant notamment une pluralité d'ouvertures 26 pratiquées au niveau du cylindre 10, et réparties uniformément autour de l'axe 12 comme cela est visible sur la figure 1. Ces ouvertures 26 communiquant avec un ou plusieurs conduits d'amenée de carburant 28 permettent de délimiter, dans le cas présent, la jonction entre la partie amont 4 et la partie aval 6 du corps 2. Effectivement, comme on peut l'apercevoir toujours sur cette figure 1, la ligne de démarcation 8 des deux parties 4, 6 se trouve juste au-dessous des ouvertures 26. L'aiguille d'injection 14 traverse l'ensemble du cylindre 10, et dispose d'un diamètre sensiblement constant inférieur au diamètre de ce même cylindre. Par conséquent, l'espace annulaire 30 délimité dans la partie aval 6, entre l'aiguille 14 et le cylindre 10, est destinée à être empruntée par le carburant avant que celui-ci ne soit éjecté vers la chambre de combustion par l'intermédiaire des orifices 16 communiquant avec cet espace annulaire 30 dès que l'aiguille occupe une position autre que sa position fermée représentée sur la figure 1. En référence conjointement aux figures 1 et 3, l'aiguille 14 comporte tout d'abord des premiers moyens de guidage 34 dont le but est de guider celle-ci dans la portion du cylindre 10 située au niveau de la partie amont 4 du corps 2. Par conséquent, ces premiers moyens de guidage 34 sont prévus pour établir un premier contact avec le cylindre 10, ce premier contact étant toujours situé en amont des ouvertures 26 durant le mouvement d'oscillation de l'aiguille 14. De préférence, le premier contact précité est constitué par un premier cercle Cl de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 12, ce cercle Cl défini sur le cylindre 10 étant bien entendu également centré par rapport à ce même axe 12. Pour obtenir ce contact annulaire et linéaire, les premiers moyens de guidage prennent par exemple la forme d'un gonflement sphérique 34 solidaire de l'aiguille 14. Ainsi, dans toute la partie amont 4 du corps 2, l'aiguille 14 est uniquement au contact du cylindre 10 au niveau de ses premiers moyens de guidage 34, par l'intermédiaire du premier cercle Cl se déplaçant conjointement avec l'aiguille 14 durant le mouvement d'oscillation de cette dernière. A titre indicatif, le gonflement sphérique 34 peut être réalisé d'une seule pièce avec l'aiguille 14, ou bien rapporté solidairement sur celleci. En outre, comme cela est visible sur la figure 1, l'aiguille 14 est également équipée de seconds moyens de guidage 36 dont le but est de guider celle-ci dans la portion du cylindre 10 située au niveau de la partie aval 6 du corps 2. Pour ce faire, les seconds moyens de guidage 36 sont situés à proximité de l'extrémité libre 14a, en amont de celle- ci, et préférentiellement prévus pour assurer un contact avec le cylindre 10 uniquement lorsque l'aiguille 14 n'est pas dans sa position d'obturation. En effet, dans cette même position visible sur la figure 1, les seconds moyens de guidage 36 sont situés en regard et à distance d'une partie évasée 40 prolongeant le cylindre 10 vers l'aval, et ne sont donc plus au contact de ce dernier. Cette spécificité a été retenue de manière à conserver l'isostaticité du système même lorsque l'aiguille occupe cette position fermée, dans laquelle son extrémité libre 14a est déjà guidée par la surface intérieure conique 22 de la portion d'extrémité aval 2a du corps 2. En revanche, dès que l'aiguille 14 est animée de son mouvement d'oscillation au sein du cylindre 10 entre la position ouverte et la position fermée, et sauf lorsqu'elle occupe cette dernière, les seconds moyens de guidage 36 établissent alors en permanence un second contact avec le cylindre 10, ce second contact étant agencé sur un second cercle C2 de plan perpendiculaire à l'axe longitudinal 12, ce cercle C2 défini sur le cylindre 10 étant bien entendu également centré par rapport à ce même axe 12. Contrairement au premier contact précité, il n'est pas recherché de contact annulaire et linéaire pour ce second contact, étant donné qu'il est nécessaire de laisser passer le carburant vers l'extrémité 14a. De cette façon, pour s'assurer que le carburant traverse sans encombre les seconds moyens d'injection 36 durant les phases d'injection de carburant, on prévoit de préférence que le second contact est constitué par une pluralité de points P1, P2, P3 répartis sur le second cercle C2 se déplaçant conjointement avec l'aiguille 14 durant le mouvement d'oscillation de cette dernière. Pour ce faire, en référence aux figures 2 et 4, la solution préférée retenue mais en aucun cas limitative consiste à prévoir que les seconds moyens de guidage 36 comportent une pluralité d'ailettes 38 solidaires de l'aiguille 14 et espacées régulièrement les unes des autres autour de celle-ci, chacune de ces ailettes 38 établissant donc un contact ponctuel avec le cylindre 10 au niveau de son extrémité radiale extérieure. A titre indicatif, il est noté que si l'exemple montré sur la figure 4 comprend trois points de contact P1, P2, P3 agencés sur le cercle C2, ce nombre pourrait naturellement être supérieur, sans sortir du cadre de l'invention. De plus, toujours à titre indicatif, les ailettes 38 peuvent être réalisées d'une seule pièce avec l'aiguille 14, ou bien rapportées solidairement sur celle-ci. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'injecteur de carburant 1 pour moteur à combustion interne qui vient d'être décrit, uniquement à titre d'exemple non limitatif. REVENDICATIONS 1. Injecteur de carburant (1) pour moteur à combustion interne, ledit injecteur comportant un cylindre (10) disposant d'un axe longitudinal (12) et au sein duquel est logée une aiguille d'injection (14), ladite aiguille (14) étant équipée de premiers moyens de guidage (34) capables de la guider dans ledit cylindre (10) en établissant un premier contact avec ce dernier, caractérisé en ce que ladite aiguille (14) est également équipée de seconds moyens de guidage (36) capables de la guider dans ledit cylindre (10) durant le mouvement de ladite aiguille au sein de ce cylindre, en établissant un second contact avec ce dernier, lesdits premier et second contacts se trouvant respectivement et exclusivement agencés sur un premier et un second cercle (Cl, C2) de plans perpendiculaires à l'axe longitudinal (12) du cylindre (10). 2. Injecteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de guidage (34) coopèrent avec une partie amont (4) du cylindre (10), et en ce que lesdits seconds moyens de guidage (36) coopèrent avec une partie aval (6) du cylindre (10). 3. Injecteur (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de guidage (36) sont situés à proximité d'une extrémité libre (14a) de ladite aiguille d'injection (14). 4. Injecteur (1) selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que ledit second contact est constitué par une pluralité de points (P1, P2, P3) répartis sur ledit second cercle (C2). 5. Injecteur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens de guidage (36) comportent une pluralité d'ailettes (38) solidaires de ladite aiguille d'injection (14) et espacées les unes des autres autour de celle-ci, chacune établissant un contact ponctuel avec ledit cylindre (10). 6. Injecteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites ailettes (38) sont agencées de façon à ce que lorsque l'extrémité libre (14a) de l'aiguille (14) occupe une position d'obturation des orifices d'injection (16) prévus sur un corps (2) de l'injecteur, ces ailettes (38) soient dépourvues de contact avec le cylindre (10), et situées en regard et à distance d'une partie évasée (40) prolongeant ledit cylindre (10). 7. Injecteur (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de guidage (34) sont agencés en amont d'ouvertures (26) pratiquées au niveau dudit cylindre (10) afin d'assurer l'alimentation en carburant de ce dernier. 8. Injecteur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier contact est constitué par ledit premier cercle (Cl). 9. Injecteur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de guidage (34) sont constitués par un gonflement sphérique solidaire de ladite aiguille d'injection (14), ledit gonflement sphérique établissant un contact linéaire avec le cylindre (10). 10. Injecteur (1) selon la revendication 8 combinée à la revendication 5, caractérisé en ce que ladite aiguille d'injection (14), ledit gonflement sphérique (34) et ladite pluralité d'ailettes (38) sont réalisés d'une seule pièce. 11. Moteur à combustion interne pour véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte au moins un injecteur de carburant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.