Brevet FR2919683A1 — publié le 20090206

Domaine de l'invention La présente invention concerne une soupape de commande d'une installation d'injection de carburant comportant un corps de soupape de commande dont est issue une pièce d'injecteur guidant un organe d'obturation suivant un mouvement de va-et-vient, pour abaisser ou augmenter la pression dans une chambre de commande. L'invention concerne également une installation d'injection de carburant équipée d'une telle soupape de commande. Etat de la technique Pour commuter le système hydraulique à des pressions élevées, on peut utiliser des servovannes électromagnétiques. Ces vannes ou soupapes commandent la pression dans une chambre de commande et par celle-ci on commande le mouvement par exemple d'une aiguille d'injecteur d'une installation d'injection de carburant d'un sys- tème d'injection Diesel. Le document EP 1 612 403 Al décrit une sou-pape asservie comportant une tige de guidage sur laquelle est guidé un organe d'obturation de la soupape asservie suivant un mouvement alternatif. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation d'injection de carburant qui soit de fabrication économique et qui puisse notamment se monter de manière économique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une soupape de corn- mande d'une installation d'injection de carburant du type défini ci-dessus caractérisée en ce que l'extrémité libre de la pièce de soupape comporte un élément de butée de ressort fixé pour recevoir un ressort de soupape de commande. Comme l'élément de butée de ressort est installé sur la pièce de soupape, on peut raccourcir de manière significa- tive les tolérances combinées pour la course de l'induit. De plus, cela simplifie le réglage de la force développée par le ressort de soupape de commande. La pièce de soupape est de préférence réalisée sous la forme d'un goujon de guidage partant du corps de soupape de commande et recevant en glissement l'organe d'obturation. Un exemple de réalisation préférentielle de la soupape de commande est caractérisé en ce que la pièce de soupape est prolongée au-delà de l'organe d'obturation d'une distance supérieure à l'extension correspondante du ressort de soupape de commande à l'état installé . En variante, il est également possible d'utiliser un élément de butée de ressort qui dépasse l'extrémité libre de la pièce de soupape. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de la soupape de commande, le ressort de soupape de commande est serré entre l'élément de butée de ressort et l'organe d'obturation. Le ressort de soupape de commande est de préférence réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal de compression. Selon un autre exemple préférentiel de la soupape de commande, l'extrémité libre de la pièce de soupape comporte une rainure annulaire. Cette rainure annulaire permet de bloquer axialement l'élément de butée de ressort. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de la soupape de commande, l'élément de butée de ressort est une rondelle en forme de faucille. Cela simplifie le montage de l'élément de butée de ressort. La rondelle en forme de faucille est simplement engagée dans la région de la rainure annulaire sur l'extrémité libre de la pièce de sou-pape. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de la soupape de commande, la pièce de soupape porte solidairement un élément de butée de course pour l'organe d'obturation. L'élément de bu- tée de course reçoit en appui l'organe d'obturation lorsqu'il est par exemple attiré par l'électroaimant mis sous tension. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de la soupape de commande, la pièce de soupape comporte une autre rainure annulaire. Cette autre rainure annulaire sert au blocage axial de l'élément de butée de course. Selon un autre exemple de réalisation préférentiel de la soupape de commande, l'élément de butée de course est constitué par une rondelle en forme de faucille. Cela simplifie le montage de l'élément de butée de course. La rondelle en forme de faucille est simplement en- gagée dans la zone de l'autre rainure annulaire sur la pièce de soupape. Dans le cas d'une installation d'injection de carburant comportant une aiguille de soupape dont le mouvement longitudinal commande l'ouverture d'au moins un orifice d'injection et ayant une chambre de commande dont la pression agit au moins indirectement sur l'aiguille d'injecteur, le problème posé ci-dessus est résolu en ce que la pression dans la chambre de commande sera augmentée ou abaissée par l'intermédiaire d'une soupape de commande telle que décrite. De façon préférentielle, la chambre de commande est ou-verte ou reliée par un canal de sortie à une chambre de fuite de carburant. L'organe d'obturation est réalisé de préférence sous la forme d'un manchon de commande poussé en direction du siège d'étanchéité par une force de fermeture ou d'obturation. Un exemple de réalisation préférentielle de l'installation d'injection de carburant est caractérisé en ce que pour les besoins du u montage, elle comporte un ensemble de plusieurs éléments de butée de ressort, différents, permettant de régler la force développée par le ressort de la soupape de commande et/ou un jeu de plusieurs éléments de butée de course de réalisations différentes, qui permettent de régler la course de l'organe d'obturation. Le montage de l'installation d'injection 20 de carburant selon l'invention peut se faire sur une pièce de soupape déjà installée ou aussi sous la forme d'un ensemble de montage préassemblé. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de dif-25 férents exemples de réalisation de l'injecteur de carburant représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant montrant schématiquement les composants d'alimentation, - la figure 2 est un détail à échelle agrandie de la figure 1, correspondant 30 à un exemple de réalisation de l'invention, la figure 3 est une vue de dessus d'une rondelle en forme de faucille, - la figure 4 est une vue en coupe de la rondelle en forme de faucille de la figure 3, la figure 5 est une vue en perspective de la rondelle en forme de faucille 35 selon les figures 3 et 4. Description des exemples de réalisation La figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un injecteur de carburant et de ses composants d'alimentation en carburant. L'injecteur de carburant comporte un corps de fixation 1 et un corps de buse 2 serrés l'un contre l'autre par un écrou de serrage 3. Le corps de buse 2 comporte une aiguille de buse 10 appelée aiguille d'injecteur, coulissant longitudinalement ; par son mouvement longitudinal, cette aiguille d'injecteur commande l'ouverture d'au moins un orifice d'injection 12. Le carburant arrive aux orifices d'injection 12 par lo une chambre de pression 14 entourant l'aiguille de buse ou aiguille d'injecteur 10 et qui se remplit avec du carburant à haute pression arrivant dans un canal d'alimentation 15. Lorsque l'aiguille d'injecteur 10 s'écarte des orifices d'injection (encore appelés orifices d'éjection) 12 et passe ainsi dans sa position d'ouverture, le carburant est injecté à par- 15 tir de la chambre de pression 14 par les orifices d'injection 12 dans la chambre de combustion (non représentée) du moteur à combustion in-terne. En revanche si l'aiguille d'injecteur 10 se trouve dans sa position de fermeture, c'est-à-dire en appui contre le siège de soupape, les orifices d'injection 12 sont fermés par l'aiguille d'injecteur 10. 20 Le corps de fixation 1 comporte un perçage longitudinal 5 coaxial à l'aiguille d'injecteur 10 et recevant le piston d'injecteur 7 cou-lissant longitudinalement. Le piston d'injecteur 7 est appliqué par l'intermédiaire d'une pièce de poussée 19 contre l'aiguille d'injecteur 10 pour se déplacer en synchronisme avec l'aiguille d'injecteur 10 dans la 25 direction longitudinale. L'extrémité tournée vers le corps de buse 2 du piston d'injecteur 7 est entourée par un ressort 17. Ce ressort s'appuie par une extrémité contre un épaulement du corps de support 1 et par son autre extrémité, contre la pièce de poussée 19 de façon que la force développée par le ressort 17 s'exerce sur la pièce de poussée 19 en direction de la buse et ainsi de l'aiguille d'injecteur 10 dans le sens de sa position de fermeture. L'alimentation en carburant à haute pression est assurée par une pompe à haute pression 6 qui comprime le carburant d'un ré- servoir de carburant 4 et le fournit à un accumulateur haute pression 35 11 ; cet accumulateur stocke le carburant sous une pression élevée. Une conduite de haute pression 9 et un branchement de haute pression 8 réalisé sur l'injecteur de carburant, fournit le carburant à haute pression à l'injecteur de carburant qui l'injecte de la manière décrite par les orifices d'injection 12 dans la chambre de combustion du moteur à s combustion interne. Par son extrémité non tournée vers la buse 2, le piston de commande 7 délimite une chambre de commande 20 reliée par un perçage d'alimentation 21 muni d'un organe d'étranglement d'alimentation 22 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 un corps de soupape de commande 27 pour être reliée à une chambre de fuite de carburant 32. Le perçage longitudinal 28 dé- bouche dans le perçage transversal 29 ou dans plusieurs perçages transversaux débouchant eux-mêmes dans une rainure annulaire 34. 15 Le perçage longitudinal est équipé d'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 comporte un organe sous la forme d'un manchon de 20 commande 30 entourant un segment en forme de piston du corps de soupape de commande 27 en étant guidée sur celui-ci. Le manchon de commande 30 qui peut également être appelé organe d'obturation, est mobile longitudinalement et en position de fermeture, il s'applique contre un siège d'étanchéité 33 pour assurer l'étanchéité de la rainure 25 annulaire 34 vis-à-vis de la chambre de carburant de fuite 32. Le manchon de commande 30 est sollicité par un ressort de fermeture 31 qui exerce une force de fermeture sur l'organe d'obturation 30 et le pousse ainsi contre le siège d'étanchéité 33. Un électroaimant 35 permet de soulever le manchon d'étanchéité par rapport au siège d'étanchéité 33 30 pour relier la rainure annulaire 34 et ainsi la chambre de commande 20 par l'intermédiaire du perçage transversal 29 et du perçage longitudinal 28 avec la chambre de fuite de carburant. Le fonctionnement de l'injecteur de carburant est connu suffisamment en soi selon l'état de la technique et ne sera que briève-35 ment évoqué ici. Pour une injection, on alimente l'électroaimant 35 qui tire ainsi l'organe d'obturation 30 pour l'écarter du siège d'étanchéité 33. La rainure annulaire 34 communique ainsi avec la chambre de fuite de carburant 32 dans laquelle règne toujours une basse pression de carburant. La chambre de commande 20 est déchargée en pression par l'intermédiaire du perçage transversal 29 et du perçage longitudinal 28 de façon à diminuer la force hydraulique exercée sur le piston d'injecteur 7 et l'aiguille d'injecteur 10 ; sous l'effet de la force exercée par la pression dans la chambre de pression 14, l'aiguille se déplace dans le sens de l'ouverture et se soulève du siège de soupape pour libérer ainsi les orifices d'injection 12. Pour terminer l'injection, on coupe l'alimentation électrique de l'électroaimant de façon que l'organe d'obturation 30 entraîné par le ressort de fermeture 31 revienne de nouveau en appui contre le siège d'étanchéité 33. Le carburant qui continue d'arriver par le perçage d'alimentation 21 augmente de nouveau la pression régnant dans la chambre de commande 20 et ainsi la fore hydraulique appliquée au piston d'injecteur 7 ; ce dernier se dé-place de nouveau finalement en direction de la buse et repousse l'aiguille d'injecteur 10 dans sa position de fermeture. Dans le cadre de la présente invention, on a constaté 20 qu'avec l'augmentation de la pression, une partie du piston de commande 27 prend une forme bombée et ainsi le siège d'étanchéité 33 se déplace en direction de l'électroaimant 35. Comme l'électroaimant 35 est relié par d'autres pièces solidairement au corps de support 1, encore appelé corps d'injecteur, cela modifie la course du manchon de corn- 25 mande 30 également appelé induit ou organe d'obturation, en fonction de la pression dans ou sous le corps du piston d'injecteur 27. De plus, le réglage de la force développée par le ressort d'obturation 31 est difficile dans le cas des injecteurs de carburant connus. En outre, le groupe électromagnétique est sollicité par la force du ressort de fermeture 31 ce 30 qui peut se traduire par des déformations dans le groupe de l'électroaimant. La présente invention propose un concept d'injecteur dans lequel à la fois la force de ressort développée par le ressort d'obturation 31 et aussi la course de d'induit, c'est-à-dire la course du 35 manchon de commande 30, sont intégrés dans un ensemble compre- nant le manchon de commande 30 et le corps de soupape de commande 27. La partie concernée par le perfectionnement de la présente invention est mise en évidence par un cercle 40 tracé à la figure 2. Une pièce de soupape 41 sous la forme d'un goujon de guidage est issue du corps de soupape de commande 27 pour guider en coulissement l'organe d'obturation ou le manchon de commande 30. Selon une caractéristique importante de l'invention, le goujon de guidage 41 comporte un prolongement 42 qui dépasse l'organe d'obturation 30 dans le groupe de l'électroaimant 35. L'élément formant butée de ressort 44 en forme de rondelle découpée ou rondelle faucille 43 est fixé à l'extrémité libre 45 du prolongement 42 du goujon de guidage 41. Pour cela, l'extrémité libre 45 du prolongement 42 comporte une rainure annulaire 46 qui bloque la rondelle en foi me de fau- cille 43 dans la direction axiale. La rondelle 43 constitue une surface de butée pour le ressort d'obturation 31 qui est fixée radialement à l'extérieur du prolongement 42 du goujon de guidage 41 entre la rondelle en forme de faucille 43 et l'organe d'obturation 30. Dans la zone de passage entre le goujon de guidage 41 et son prolongement 42 en une seule pièce, il y a une autre rainure annulaire 48 servant au blocage axial d'une autre rondelle en forme de faucille 49, constituant un élément de butée de course 50 pour l'organe d'obturation 30. La fixation de l'élément de butée de ressort 44 et de l'élément de butée de course 50 sur le goujon de guidage 41 ou le pro- longement 42 du goujon de guidage 41 raccourcit de manière significative les tolérances cumulées de la course de l'induit et de la force de ressort de soupape. Cela simplifie le réglage de la course de l'induit et de la force de ressort. Cela permet de réduire, quant à l'épaisseur le nombre de rondelles de réglage 55 destinées à se placer entre le boîtier d'électroaimant 54 et le corps de support 1, car il suffit seulement de régler l'entrefer. La sensibilité de la course de l'induit vis-à-vis des différences de pression dans le volume sous l'organe de commande de sou-pape 27 est fortement réduite. Le groupe de soupapes selon l'invention peut être préassemblé comme un ensemble complet. Le groupe de l'électroaimant qui se compose de l'électroaimant, du branchement électrique, du boîtier et du branchement de retour n'est plus sollicité par la force du ressort de soupape et peut être simplifié. Les figures 3 à 5 montrent un élément de butée de res- sort 44 sous la forme d'une rondelle en faucille présentée dans différentes vues. L'élément de butée de ressort 44 se compose d'un corps annulaire 60 coupé par une fente 61. En outre, le corps annulaire est muni d'une cavité 64 délimitant un orifice traversant, central 65 s'ouvrant radialement vers l'extérieur dans la zone de la fente 61. lo La partie en creux 64 est délimitée par un épaulement périphérique qui, lorsque la rondelle est installée sous la poussée du ressort d'obturation 31, évite qu'elle ne sorte en glissant de la rainure annulaire correspondante. Le réglage de la force du ressort de soupape se fait en utilisant différentes épaisseurs de l'élément de butée de res- 15 sort 44. L'élément de butée de course 50 est réalisé également avec différentes épaisseurs pour régler la course de l'induit. Le ressort d'obturation 31 garantit la retenue de l'élément de butée de course 50 en entourant concentriquement cet élément de butée de course 50 en position installée. 20 Dans le montage, selon un concept possible, on installe d'abord l'induit ou manchon de commande 30 sur le goujon de guidage 41. Puis on mesure la distance axiale entre le manchon de commande 30 et la rainure annulaire 48. Ensuite, on installe une rondelle 49 appropriée comme élément de butée de course 50. Ensuite, on applique le 25 ressort d'obturation 31. Pour régler le ressort, on peut définir l'épaisseur nécessaire de la rondelle en utilisant un gabarit normalisé que l'on place dans la rainure 46 avant de mesurer la force développée par le ressort. L'épaisseur requise pour la rondelle en forme de faucille 43 peut se calculer à partir de l'écart de la force et de l'épaisseur du ga- 30 barit utilisé. En variante, on peut mesurer la longueur du ressort et sa rigidité ainsi que la distance entre le manchon de commande 30 et la rainure annulaire 46 et la compression requise du ressort. Enfin, on utilise la rondelle faucille 43 adaptée en comprimant le ressort 35 d'obturation 31 jusqu'à ce que la rondelle 43 s'accroche dans la rainure annulaire 46. Le montage est possible à la fois pour la pièce de soupape 41 déjà installée ou également en dehors, comme ensemble distinct, préassemblé. Le réglage de l'entrefer résiduel peut se faire à l'aide de la rondelle de réglage 55 entre l'ensemble à électroaimant et le corps de support 1. REVENDICATIONS 1 ) Soupape de commande d'une installation d'injection de carburant comportant un corps de soupape de commande (27) dont est issue une pièce d'injecteur (41) guidant un organe d'obturation (30) suivant un mouvement de va-et-vient, pour abaisser ou augmenter la pression dans une chambre de commande (20), caractérisée en ce que l'extrémité libre (45) de la pièce de soupape (41) comporte un élément de butée de ressort (44) fixé pour recevoir un ressort de soupape de com-10 mande (31). 2 ) Soupape de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce de soupape (41) est prolongée au-delà de l'organe d'obturation 15 (30) d'une distance supérieure à l'extension correspondante du ressort de soupape de commande (31) à l'état installé. 3 ) Soupape de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que 20 le ressort de soupape de commande (31) est serré entre l'élément de butée de ressort (44) et l'organe d'obturation (30). 4 ) Soupape de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que 25 l'extrémité libre (45) de la pièce de soupape (41) comporte une rainure annulaire (46). 5 ) Soupape de commande selon la revendication 4, caractérisée en ce que 30 l'élément de butée de ressort (44) est une rondelle en forme de faucille (43). 6 ) Soupape de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce quela pièce de soupape (41) porte solidairement un élément de butée de course (50) pour l'organe d'obturation (30). 7 ) Soupape de commande selon la revendication 6, 5 caractérisée par une autre rainure annulaire (48) réalisée sur la pièce de soupape (41). 8 ) Soupape de commande selon la revendication 7, caractérisée en ce que lo l'élément de butée de course (50) est une rondelle en forme de faucille (49) 9 ) Installation d'injection de carburant comportant une aiguille d'injecteur (10) qui commande l'ouverture d'au moins un orifice 15 d'injection par son mouvement longitudinal et comporte une chambre de commande (20) dont la pression agit au moins indirectement sur l'aiguille d'injecteur (10) ainsi qu'une soupape de commande (25) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour augmenter ou diminuer la pression. 20 10 ) Installation d'injection de carburant selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'installation d'injection de carburant est réglable pour les besoins du montage suivant un jeu de plusieurs éléments de butée de ressort (44) 25 réalisés de différentes façons et permettant de régler la force du ressort de soupape de commande (31) et/ou comportant un jeu de plusieurs éléments de butée de course (50), de différentes formes, permettant de régler la course de l'organe d'obturation (30). 30