Brevet FR2919684A1 — publié le 20090206

Domaine de l'invention La présente invention concerne une. installation d'injection de carburant comportant une aiguille d'injecteur commandant l'ouverture d'au moins un orifice d'injection par son mouvement longitudinal, ainsi qu'une chambre de commande dont la pression agit au moins indirectement sur l'aiguille d'injecteur, la chambre de commande étant reliée par un canal de sortie à une chambre de décharge de pression, le canal de sortie, pouvant être ouvert ou fermé par une soupape de commande, comporte une embouchure à l'opposé de la chambre de commande, la soupape de commande comporte un manchon de commande poussé par une force de fermeture en direction d'un siège de soupape ayant un diamètre de siège et monté coulissant sur un goujon de guidage partant du corps de soupape de commande, Etat de la technique Selon le document EP 1 612 403 Al, on connaît une installation d'injection de carburant comportant un corps de soupape mu-ni d'un goujon de guidage servant à guider un manchon de commande. Le corps de soupape de commande comporte un canal de sortie arrivant au niveau du goujon de guidage. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation d'injection de carburant du type défini ci-dessus qui soit éco- nomique à fabriquer et qui présente notamment dans la région du corps formant soupape de commande, une plus grande solidité que celle des installations actuelles d'injection de carburant. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation d'injection de carburant du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'embouchure du canal, non tournée vers la chambre de commande, se trouve à l'extérieur du goujon de guidage dans le corps de soupape de commande. Avantages de l'invention Le transfert de l'embouchure du canal de sortie du gou- jon de guidage en s'écartant du goujon de guidage offre l'avantage que le goujon de guidage n'est pas affaibli par le canal de sortie comme cela est le cas dans l'installation d'injection de carburant connue selon le document EP 1 612 403 Al . Cela est avantageux du point de vue de la fabrication et permet de réduire le diamètre du goujon de guidage. Un exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que l'embouchure du canal de sortie non tournée vers la chambre de commande se trouve au moins en partie radialement à l'extérieur du diamètre du siège. De façon préférentielle, l'embouchure du canal de sortie est installée sur un dia-mètre légèrement supérieur à celui du siège. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant, le siège d'étanchéité est prévu pour le manchon de commande sur une plaque formant siège traversée par le goujon de guidage. La plaque formant siège comporte de préfé- 15 rence un orifice traversant à travers lequel passe le goujon de guidage. Le goujon de guidage peut être muni d'un guidage de préférence réalisé par meulage. Dans le choix de la matière de la plaque de siège, il faut veiller à ce que cette matière convienne pour réaliser un siège de sou-pape sur une plaque de siège. 20 Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant, la plaque de siège est réalisée en une seule pièce avec le corps du boîtier de l'installation d'injection de carburant. Pour le choix de la matière du corps du boîtier il faut veiller à ce que cette matière permette de réaliser un siège de soupape sur la 25 plaque de siège. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant, le canal de sortie débouche par son embouchure dans un volume annulaire réalisé entre la plaque de siège et l'organe formant soupape de commande. 30 De façon préférentielle, le volume annulaire est réalisé entre une zone de liaison pratiquement tronconique reliant le corps de soupape de commande en une seule pièce avec le goujon de guidage et une cavité qui en est éloignée, à l'extrémité de l'orifice traversant la plaque de siège, tournée vers le corps de soupape de commande. Un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce qu'un canal d'alimentation débouche dans le volume annulaire. Le canal d'alimentation est issu d'une alimentation haute pression équipée d'un organe d'étranglement et permettant un remplissage plus rapide du volume annulaire et de la chambre de commande. Un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que le goujon de guidage comporte plusieurs méplats dans la zone de la plaque for- mant siège. Cette forme présentant des méplats permet le passage du carburant arrivant du volume annulaire entre le goujon de guidage et la plaque formant siège, vers le siège d'étanchéité. Cette forme multiple sert en outre en général au guidage. Un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que la plaque de siège avec l'organe de soupape de commande sont serrés ou vissés au corps d'injecteur à l'aide d'un écrou de serrage. De façon préférentielle dans cet exemple de réalisation, on a un gradin de poussée ou de pression réalisé entre l'aiguille d'injecteur encore appelée aiguille buse et un piston de soupape. Dans le cas des installations d'injection de carburant ne comportant pas un tel gradin de pression ou poussée, la plaque formant siège et l'organe de soupape de commande ne sont pas nécessairement vissés. Un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que le manchon de commande comporte radialement à l'intérieur, une arête d'étanchéité périphérique ou une lèvre d'étanchéité qui arrive en appui contre la plaque formant siège. Cela permet de réaliser un siège conique dont l'arête d'étanchéité prévue sur le manchon de commande assure de préférence l'étanchéité radiale vers l'intérieur sur le diamètre de la plaque de siège. La largeur de la lèvre d'étanchéité alternative permet de prévoir la largeur d'étanchéité maximale. Un autre exemple de réalisation préférentiel de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que le man- chon de commande comporte une surface frontale tournée vers la pla- que formant siège et qui fait un angle avec la plaque formant siège. Cela permet de réaliser un siège plat. L'angle encore appelé différence d'angle de siège peut être meulé dans cette plaque formant siège. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de différents exemples de réalisation d'un injecteur de carburant selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carbu- rant avec des composants d'alimentation représentés schémati- quement, - la figure 2 montre un détail à échelle agrandie de la figure 1 selon un premier exemple de réalisation de l'invention avec un siège de soupape prévu sur la plaque formant siège de soupape, - les figures 3 à 5 montrent trois formes de réalisation différentes d'un siège de soupape, - la figure 6 montre un détail de la figure 2 avec un canal d'alimentation supplémentaire, - la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 2 correspondant à un autre exemple de réalisation, et - la figure 8 montre un détail de la figure 7 correspondant à un au- tre exemple de réalisation. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un injecteur de carburant selon l'invention avec des composants d'alimentation en carburant représen- tés schématiquement, l'ensemble étant une coupe longitudinale. L'injecteur de carburant comporte un corps de support 1 et un corps de buse 2 pressés l'un contre l'autre par un écrou de serrage 3. Le corps de buse 2 reçoit une aiguille d'injecteur 10 coulissant longitudinalement ; par son mouvement longitudinal l'aiguille commande l'ouverture d'au moins un orifice d'injection 12. Le carburant est fourni aux orifices d'injection 12 à partir d'une chambre de pression 14 qui entoure l'aiguille d'injecteur 10 et se remplit par un canal d'alimentation 15 avec du carburant sous pression. Lorsque l'aiguille d'injecteur 10 s'écarte des orifices d'injection 12 et passe en position d'ouverture, le carburant est poussé de la chambre de pression 14 par les orifices d'éjection 12 dans une chambre de combustion non représentée du moteur à combustion interne. Si l'aiguille d'injecteur 10 occupe en revanche sa position de fermeture, c'est-à-dire qu'elle est en appui contre le siège de soupape, les orifices d'injection 12 sont fermés par l'aiguille d'injecteur 10. Le corps de support 1 comporte un perçage longitudinal 5 coaxial à l'aiguille d'injecteur 10 et recevant un piston de soupape 7 coulissant longitudinalement. Le piston de soupape 7 est appliqué par l'intermédiaire d'une pièce de poussée 19 contre l'aiguille d'injecteur 10 io pour se déplacer en synchronisme avec l'aiguille d'injecteur 10 dans la direction longitudinale. L'extrémité tournée vers le corps de buse 2 du piston de soupape 7 est entourée par un ressort 17. Le ressort s'appuie par une extrémité contre un appui dans le corps de support 1 et par son autre contre la pièce de poussée 19 pour que la force développée 15 par le ressort 17 soit transmise à la pièce de poussée 19 en direction de la buse et soit ainsi poussée par l'aiguille d'injecteur 10 dans sa position de fermeture. L'alimentation en carburant sous pression élevée est assurée par une pompe haute pression 6 qui comprime le carburant ve- 20 nant d'un réservoir de carburant 4 et alimente un accumulateur haute pression 11. Cet accumulateur stocke le carburant sous une pression élevée. Par une conduite de haute pression 9 et un branchement de haute pression 8 réalisé sur l'injecteur de carburant, on fournit le carburant à pression élevée à l'injecteur qui l'injecte comme cela a déjà été 25 décrit par les orifices d'injection 12 dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. L'extrémité du piston de commande 7 à l'opposé de la buse 2 délimite une chambre de commande 20 reliée par un perçage d'alimentation 21 équipé d'un organe d'étranglement d'alimentation 22 30 au canal d'alimentation 15. La chambre de commande 20 est en outre reliée par un perçage longitudinal 28 réalisé dans le corps de support 1 et dans le corps 27 de la soupape de commande, à une chambre de carburant de fuite 32. Le perçage longitudinal 28 débouche dans un perçage transversal 29 qui se termine lui-même dans une rainure annulaire 34. Le perçage longitudinal comporte un organe d'étranglement de sortie 24. Une soupape de commande 25 permet d'abaisser la pression du carburant dans la chambre de commande 20. La soupape de commande 25 comprend un organe de soupape de commande sous la forme d'un manchon de commande 30 entourant un segment en forme de piston du corps 27 de la soupape de commande en étant guidé dans celui-ci. Le manchon de commande 30 est mobile longitudinalement et en position de fermeture, il s'applique contre un siège d'étanchéité de façon que la rainure annulaire 34 soit séparée de manière étanche par rapport à la chambre de carburant de fuite 32. Le manchon de commande 30 est sollicité par un ressort d'obturation 31 exerçant une force d'obturation sur le manchon d'étanchéité 30 pour le pousser contre le siège d'étanchéité. Un électro-aimant 35 permet de soulever le manchon d'étanchéité 30 par rapport au siège d'étanchéité pour que la rainure annulaire 34 soit reliée par l'intermédiaire du perçage transversal 29, du perçage longitudinal 28 et de la chambre de commande 20 avec la chambre de carburant de fuite. Le fonctionnement de l'injecteur de carburant est suffi- samment connu de l'état de la technique pour ne nécessiter qu'une brève description. Pour l'injection, on alimente l'électro-aimant 35 qui tire le manchon d'étanchéité 30 pour l'écarter du siège d'étanchéité. La rainure annulaire 34 est ainsi reliée à la chambre de fuite 32 dans la-quelle règne toujours une faible pression de carburant faible. La dé- charge en pression de la chambre de commande 20 se fait par le perçage transversal 29 et le perçage longitudinal 28 pour que la force hydraulique exercée sur le piston de soupape 7 diminue et que l'aiguille d'injecteur 10 soumise à une force dirigée dans le sens de l'ouverture exercée par le carburant dans la chambre de pression 14 se soulève du siège de soupape et libère des orifices d'injection 12. Pour terminer l'injection, on coupe de nouveau l'alimentation électrique de l'électro-aimant pour que le manchon d'étanchéité 30, entraîné par le ressort d'obturation 31 revienne en appui contre le siège d'étanchéité. Le carburant qui continue d'arriver par le perçage d'alimentation 21 augmente de nouveau la pression dans la chambre de commande 20 et ainsi la force hydraulique exercée sur le piston de soupape 7 ; celui-ci se dé-place finalement en direction de la buse et repousse l'aiguille d'injecteur 10 dans sa position de fermeture. La soupape de commande 25 de l'installation d'injection de carburant représentée figure 1 est une électrovanne à 2/2 voies à équilibrage de pression. Le guidage du manchon de commande 30 fait directement partie du corps 27 de la soupape de commande encore appelée pièce de soupape. Une installation d'injection de carburant, analogue est décrite dans le document EP 1 612 403 Al. Ce type de réalisation a l'inconvénient que l'alimentation en haute pression se fait dans la ligne du siège vers le siège de soupape par un perçage réalisé dans le goujon de guidage. Dans les exemples de réalisation représentés aux figures 2 à 8 de l'invention, le siège de soupape 58 est transféré dans une pièce distincte. Cette solution a l'avantage que l'alimentation en haute pression ou encore l'embouchure du canal de sortie vers le siège de soupape ne se trouve plus dans la ligne de siège mais sur un diamètre plus grand. Il en résulte l'avantage de réduire le diamètre du goujon de guidage. De plus, le goujon de guidage ne sera pas affaibli par l'organe d'étranglement de sortie, ce qui est avantageux pour des raisons de solidité. La figure 2 montre un extrait de la figure 1 à échelle agrandie du premier exemple de réalisation. Partant du perçage longitudinal 28 en forme de perçage borgne, il y a un canal de sortie 41 diri- gé en biais muni d'un organe d'étranglement de sortie 42 arrivant dans un volume annulaire 44 formé entre la zone de liaison en forme de tronc de cône d'une pièce de soupape 45 d'un corps de soupape de commande 46 dont est issu un goujon de guidage 48, et d'une plaque formant siège 50. La plaque de siège 50 comporte un perçage central traversant, qui reçoit le goujon de guidage 48. Radialement à l'extérieur, la plaque de siège 50 est serrée entre un écrou 51 lui-même vissé au corps de support 1 et un épaulement 52 du corps de support 1. Une collerette 53 est serrée entre la plaque de siège 50 et l'épaulement 52. Cette collerette appartient à la pièce de soupape 45 du corps de sou- pape de commande 46. Le goujon de guidage 48 comporte une surface à trois fa-ces 55 au niveau de la plaque de siège 50 servant d'une part au guidage ou au positionnement de la plaque de siège 50 sur le goujon de guidage et d'autre part au passage du carburant venant du volume annulaire 44 vers le siège de soupape 58 qui est réalisé sur la plaque de siège 50. Le siège de soupape 58 de la plaque de siège 50 coopère avec une arête d'étanchéité prévue à l'extrémité côté chambre de combustion d'un manchon de commande 59. L'extrémité du manchon de commande 59 éloignée de la chambre de combustion porte une collerette 60 formant un induit pour coopérer avec un électro-aimant 61. Lorsque l'électro-aimant 61 est alimenté, l'induit 60 est tiré vers l'électro-aimant 61 de sorte que l'arête d'étanchéité réalisée à l'extrémité proche de la chambre de combustion du manchon de commande 59 se soulève du siège d'étanchéité 58. L'induit 60 est précontraint par un ressort d'induit 62 agissant dans le sens opposé de l'électro-aimant 61 pour que l'arête d'étanchéité réalisée à l'extrémité du manchon de commande 59 proche de la chambre de combustion, soit maintenue en appui contre le siège d'étanchéité 58 de la plaque de siège 50 lorsque l'électro-aimant 61 n'est pas alimenté. La course de l'induit 60 est limitée par une butée de course 64. L'installation d'injection de carburant représentée à la figure 1 également appelée simplement injecteur, est remplie de carburant sous pression élevée par l'intermédiaire du canal d'alimentation 15. Le carburant arrive dans la chambre de commande 20 en passant par l'organe d'étranglement d'alimentation 22. De la chambre de commande 20, le carburant passe par le perçage longitudinal 28 et du canal de sortie 41 équipé de l'organe d'étranglement de sortie 42 pour arriver dans la chambre annulaire 44. Le point de sortie de l'organe d'étranglement de sortie 42 ou l'embouchure du canal de sortie débou- chant dans la chambre annulaire 44 se situe au-delà du diamètre du siège de soupape 58 selon une caractéristique importante de l'invention. Cette caractéristique a l'avantage que l'organe d'étranglement de sortie 42 puisse être mis dans une zone où il y a suffisamment de place pour sa réalisation ainsi que pour avoir une intéressante géométrie d'étranglement avec un diffuseur. De la chambre annulaire 44, le car- burant passe de préférence entre les trois surfaces meulées 55 du goujon de guidage 48 et la plaque de siège 50 pour arriver au siège de sou-pape 58. Aussi longtemps que la soupape de commande n'est pas actionnée, c'est-à-dire aussi longtemps que l'électro-aimant 61 n'est pas alimenté, l'induit 60 est poussé par le ressort d'induit 62 contre le siège de soupape 58. Comme le goujon de guidage 48 de la pièce de soupape 45 est engagé par en dessous à travers la plaque de siège 50 et que l'induit 60 a un guidage 58 très étroit par rapport au goujon de guidage l0 48, il faut que le perçage de la plaque de siège 50 soit identique au dia-mètre du guidage 56 ou légèrement supérieur à celui-ci selon la fabrication employée. Cela signifie pour le siège de soupape 58 que l'étanchéité ne se fait pas exactement arête contre arête mais le cas échéant cela se fera au prix d'un léger décalage de quelques microns. Dans la concep- 15 tion de la géométrie du siège, il faut tenir compte de cette situation. Une petite différence de diamètre entre le perçage de la plaque de siège 50 et le diamètre de guidage 56, peut également servir comme étage de pression s'ouvrant facilement. La figure 3 montre le siège de soupape (sous la référence 20 58 à la figure 2) comme siège conique réalisé sur le manchon de commande 59 appliqué de façon étanche intérieurement contre le diamètre de la plaque de siège 50. La figure 4 montre le siège de soupape (sous la référence 58 à la figure 2) comme siège plat avec une différence d'angle de siège 25 66 meulé dans la plaque de siège 50. La figure 5 montre le siège de soupape (sous la référence 58 à la figure 2) comma siège plat sans différence d'angle de siège avec la lèvre d'étanchéité 68. La largeur de la lèvre d'étanchéité 68 définit la largeur d'étanchéité maximale. 30 Lorsque l'électro-aimant 61 selon la figure 2 est commandé, l'induit 60 est tiré contre la force développée par le ressort 62 et bute contre sa butée de course supérieure 64. Le carburant peut s'échapper à travers le siège de soupape 58 ouvert ce qui décharge en pression la chambre de commande 20. La décharge en pression de la 35 chambre de commande 20 soulève l'aiguille d'injecteur 10 dont la pointe i0 se soulève du siège correspondant et permet l'injection du carburant. Lorsque la soupape est de nouveau fermée (sous la référence 25 à la figure 1), il s'établit de nouveau une pression dans la chambre de commande 20 et l'injecteur ou l'installation d'injection de carburant se ferme. La figure 6 montre un exemple de réalisation dans lequel la chambre annulaire 44 communique par un canal supplémentaire d'alimentation 70 supplémentaire équipé d'un organe d'étranglement d'alimentation 71 avec le canal d'alimentation 15. Le canal supplémentaire d'alimentation 70 permet un remplissage plus rapide du volume ou chambre annulaire 44 et de la chambre de commande 20. La figure 7 montre que suivant l'exemple de réalisation, il peut suffire que la plaque de siège 50 soit serrée à l'aide d'un écrou de serrage 51 contre l'épaulement 52 du corps de support 1. Dans 15 l'exemple de réalisation de la figure 7, le corps 74 de la soupape de commande comporte un manchon de guidage de piston de soupape 75 qui s'étend à partir de la pièce de soupape 76 vers la chambre de combustion. Le manchon de guidage de piston de soupape 75 guide l'extrémité du piston de soupape 7 à l'opposé de la chambre de combustion. Cette extrémité délimite la chambre de commande 20 dans le manchon de guidage de piston de soupape 75. Un perçage d'alimentation 77 traverse le manchon de guidage de piston de soupape 75 et crée une liaison entre le canal d'alimentation 15 et la chambre de commande 20. Le perçage 25 d'alimentation 77 comporte un organe d'étranglement d'alimentation. La pièce de soupape 76 arrive dans un canal de sortie 78 muni d'un organe d'étranglement de sortie et débouche dans une chambre annulaire 79 audelà du goujon de guidage 48 issu de la pièce de soupape 76. L'extrémité du manchon de guidage de piston de soupape 30 75 du côté de la chambre de combustion reçoit un ressort d'aiguille d'injecteur 81 qui maintient le corps 74 de la soupape de commande en appui étanche contre un siège d'étanchéité 80 réalisé sur la plaque de siège 50. Au démarrage, lorsqu'il faut d'abord établir la pression dans l'injecteur, la pièce de soupape 76 est poussée par le ressort d'aiguille 35 d'injecteur 81 contre la plaque de siège 50 pour y former un siège 2919684 Il d'étanchéité 80. Pendant le fonctionnement de l'injecteur, la pièce de soupape 76 est soulevée dans tous les cas de fonctionnement par la pression qui y règne et ainsi il conserve sa position. La figure 8 montre que l'on peut utiliser une plaque de 5 siège 85 reliée en une seule pièce au corps de support 1. REVENDICATIONS 1 ) Installation d'injection de carburant comportant une aiguille d'injecteur (10) commandant l'ouverture d'au moins un orifice d'injection (12) par son mouvement longitudinal, ainsi qu'une chambre de commande (20) dont la pression agit au moins indirectement sur l'aiguille d'injecteur (10), la chambre de commande (20) étant reliée par un canal de sortie (28 ;41) à une chambre de décharge de pression (41 ;78), le canal de sortie (41 ;78), pouvant être ouvert ou fermé par une sou-10 pape de commande (25), comporte une embouchure à l'opposé de la chambre de commande (20), la soupape de commande (25) comporte un manchon de commande (30 ;58) poussé par une force de fermeture en direction d'un siège de soupape (59) ayant un diamètre de siège et monté coulissant sur un 15 goujon de guidage (48) partant du corps de soupape de commande (46 ;74), caractérisée en ce que l'embouchure du canal, non tournée vers la chambre de commande (20), se trouve à l'extérieur du goujon de guidage (48) dans le corps de 20 soupape de commande (46 ;74). 2 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embouchure du canal de sortie non tournée vers la chambre de corn-25 mande (20) est prévue, au moins en partie, radialement à l'extérieur du diamètre du siège. 3 ) Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisée en ce que le siège d'étanchéité (58) du manchon de commande (59) traversé par le goujon de guidage (48), est prévu sur une plaque formant siège (50 ;85). 4 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 3, 35 caractérisée en ce quela plaque formant siège (50 ;85) est réalisée en une seule pièce avec un corps de boîtier (1) de l'installation d'injection de carburant. 5 ) Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 3 5 ou 4, caractérisée en ce que le canal de sortie (41 ;78) débouche par l'embouchure de canal de sortie dans un volume annulaire (44 ;79) réalisé entre la plaque formant siège (50 ;85) et le corps de soupape de commande (46 ;74). 10 6 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 5, caractérisée en ce qu' un canal d'alimentation (70) débouche dans le volume annulaire (44). 15 7 ) Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que dans la zone de la plaque formant siège (50 ;85), le goujon de guidage (48) est réalisé sous la forme d'une pièce à plusieurs méplats (55). 20 8 ) Installation d'injection de carburant selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la plaque de siège (50) et l'organe de soupape de commande (46) sont 25 vissés ou serrés à l'aide d'un écrou de serrage (51) sur le corps d'injecteur (1). 9 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que 30 le manchon de commande (59) comporte radialement à l'intérieur une arête d'étanchéité périphérique ou une lèvre d'étanchéité (68) venant en appui contre une plaque formant siège (50). 10 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce quele manchon de commande (59) comporte une surface frontale, tournée vers la plaque formant siège, et qui fait un angle (66) par rapport à une plaque formant siège (50).5