Brevet FR2924036A1 — publié le 20090529

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour pulvériser un fluide en mouvement, notamment pour un injecteur ou une soupape de dosage, comprenant au moins un canal et au moins un ori- face d'éjection dans le fond du canal, cet orifice étant couvert par un pont de matière traversant le canal. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel dispositif. Etat de la technique to Un dispositif connu DE 10 2005 007 805 Al, pour pulvériser un fluide se compose d'une structure en forme de disque composée de trois couches de photo-laque prévues en amont de l'orifice de sortie d'un injecteur ou d'une soupape de dosage précédées du côté frontal par un organe formant siège de soupape pour l'orifice de 15 l'injecteur. La construction stratifiée de cette structure en forme de dis-que réalise un canal sous la forme d'un sillon partiellement couvert par des ponts de matière constituant des entretoises chevauchant transversalement le canal. Le fond du canal comporte des orifices d'éjection en forme de fentes couverts par les ponts de matière. Ainsi, la veine de 20 fluide sortant de l'orifice de la soupape ne peut arriver directement dans les orifices d'éjection mais doit passer par le canal, transversalement par rapport aux orifices d'éjection en forme de fentes. Il en résulte une collision frontale de deux courants partiels au milieu et en amont de chaque orifice d'éjection ; cette collision se produit transversalement à 25 la direction de la fente constituant l'orifice d'éjection. Il en résulte, au niveau de chaque orifice d'éjection, un flux étalé en forme d'éventail dans la direction longitudinale de la fente constituant un jet plan, en éventail, sortant de l'orifice d'éjection ; ce jet diminue fortement d'épaisseur en s'étalant et, à partir d'une certaine distance, le jet se décompose 30 en fines gouttelettes. En couvrant les orifices d'éjection par des ponts de matière, on oblige l'ensemble de la veine de fluide d'entrer en collision de façon illimitée pour favoriser la pulvérisation. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un dispositif du type défini ci-35 dessus caractérisé en ce que le canal est réalisé sous la forme d'une goulotte fermée à son extrémité et imprimée dans un disque, et l'orifice d'éjection avec le pont de matière est réalisé par le dégagement d'une bande du disque, cette bande étant dégagée dans le disque par deux coupes écartées l'une de l'autre et traversant la goulotte. Le dispositif de pulvérisation d'une veine de fluide selon l'invention a l'avantage d'être extrêmement efficace et peut se réaliser d'une manière très économique par un procédé d'emboutissage et de transformation. Les procédés d'emboutissage, économiques, permettent en outre une reproduction extrêmement précise des orifices d'éjection et d'obtenir ainsi des valeurs to fonctionnelles très précises pour l'image du jet et le passage. La bande chevauchant l'orifice d'éjection protège en même temps le volume situé en amont des orifices d'éjection contre les dépôts gênants de résidus de gaz d'échappement ou de cristaux d'urée, dans le cas de la réduction des oxydes d'azote. 15 Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention la bande est bombée du côté de l'arrivée du fluide sur le disque. Suivant une autre caractéristique avantageuse l'amplitude de la déformation n'est pas supérieure à l'épaisseur du disque. Suivant une autre caractéristique avantageuse le disque 20 comporte deux goulottes parallèles, de longueurs différentes, et transversalement à la première goulotte, on a deux bandes parallèles et, transversalement à la seconde goulotte, on a une troisième bande, ces bandes, dégagées par des coupes, sont déformées. Cette construction du disque (ou plaquette) a l'avantage de développer un paquet de fais- 25 ceaux en éventail, divergents, remplissant régulièrement la section du jet comme souhaité. Les jets en forme d'éventail sortant des deux orifices d'éjection réalisés dans une goulotte sont basculés radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe perpendiculaire au disque et le faisceau en éventail sortant du troisième orifice d'éjection réalisé dans l'autre 30 goulotte, est parallèle à l'axe perpendiculaire au disque si bien que les jets en éventail n'entrent pas en contact et permettent une bonne pulvérisation. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel dispositif de pulvérisation caractérisé par les étapes de procédé 35 suivantes : on découpe à la matrice un disque dans une tôle, on imprime dans le disque à partir du côté d'arrivée du fluide du disque formant le dispositif de pulvérisation, au moins un canal, sous la forme d'une goulotte, on dégage à la matrice dans le disque à partir de l'autre côté du dis-que formant le côté de sortie du dispositif de pulvérisation, au moins une bande à l'aide de deux coupes écartées l'une de l'autre et transversales à la goulotte, et en même temps que l'on dégage à la matrice, on déforme la bande Io qui reste reliée aux extrémités au disque pour être déformée hors du disque. Suivant une autre caractéristique avantageuse du procédé on déforme la bande pour que l'amplitude maximale de la déformation ne soit pas supérieure à l'épaisseur du disque. 15 Le dispositif de pulvérisation est en outre caractérisé avantageusement en ce que : - la troisième bande est située au milieu des deux autres bandes, - le disque est en une tôle, - les coupes sont parallèles, 20 - les coupes sont perpendiculaires à la goulotte. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : 25 la figure 1 montre une partie d'une extrémité d'un injecteur pour injecter de manière dosée un fluide à l'aide d'un dispositif de pulvérisation du fluide éjecté ; la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de pulvérisation de la figure 1, vu du côté amont ; 30 la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en perspective du détail IV de la figure 2 ; la figure 5 est une vue de côté du dispositif de pulvérisation avec la sortie des jets en éventail, vue dans la direction de la flèche V de la figure 2 ; la figure 6 est une vue de côté du dispositif de pulvérisation avec des jets en éventail sortants, cette vue étant prise dans la direction de la flèche VI de la figure 2. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre pour un injecteur de fluide pris au sens général, l'exemple d'un injecteur destiné à une installation d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne. Cet injecteur est représenté partiellement et en coupe au niveau de son extrémité de sortie. Un tel injecteur peut également servir à injecter de manière to dosée des liquides de traitement des gaz d'échappement, tels que par exemple des solutions aqueuses d'urée, utilisés pour le traitement en aval des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. L'injecteur comporte un support de siège de soupape 11, tubulaire, faisant partie du corps de l'injecteur. Ce support 11 n'est représenté que 15 schématiquement ; il est fermé par un organe formant siège de sou-pape 12. L'organe formant siège de soupape 12 comporte un orifice de soupape 13 entouré par un siège de soupape 14. Le siège de soupape 14 coopère avec un organe d'obturation de soupape de forme sphérique non représenté appartenant à l'aiguille d'injecteur et servant à ouvrir et 20 fermer l'orifice de soupape ; l'organe d'obturation de soupape est poussé de manière connue contre le siège de soupape 14 par un ressort de fermeture d'injecteur. Le soulèvement de l'organe d'obturation de soupape par rapport au siège de soupape contre la force de rappel du ressort de l'injecteur se fait à l'aide d'un actionneur électromagnétique, électrique 25 ou magnétostrictif commandant l'aiguille d'injecteur. En aval de l'orifice de soupape 13, il y a un dispositif de pulvérisation 15 fixé à la face frontale inférieure de l'organe formant siège de soupape 12. Lorsque l'organe d'obturation de soupape est sou-levé du siège de soupape 14, la dose de liquide éjecté par l'orifice de 30 soupape 13 est finement pulvérisée par ce dispositif de pulvérisation. Grâce à la réalisation du dispositif de pulvérisation 15 qui sera décrit ci-après, on forme trois jets en éventail 16 comme ceux présentés aux figures 5 et 6, assurant une pulvérisation beaucoup plus avantageuse que celle de la pulvérisation avec un jet circulaire, notamment dans le 35 cas de solutions aqueuses. Le dispositif de pulvérisation 15 représenté en coupe figure 1 est présenté en vue de dessus figure 2 ; le côté d'arrivée du fluide sur le dispositif de pulvérisation 15, c'est-à-dire son côté supérieur tourné vers l'organe formant siège de soupape 12, avec l'orifice de sou- pape 13 apparaît figure 2. Le dispositif de pulvérisation 15 se compose d'un disque (ou plaquette) 16 en tôle, muni de deux canaux 17, 18 et en tout de trois orifices d'éjection 19. Les orifices d'éjection 19 sont cou-verts chacun par un pont de matière 20 traversant le canal 17 ou 18 respectif. Les canaux 17, 18 sont constitués par des goulottes 21, 22 to fermées aux extrémités ; ces goulottes sont imprimées dans le disque 16 à partir du côté amont comme cela est esquissé dans la vue en perspective, fortement agrandie, de la goulotte 21, figure 4. On réalise les orifices d'éjection 19 et les ponts de matière 20 qui les couvrent en réalisant des paires de coupe dans le disque 16 ; ces paires de coupe traversent 15 les goulottes 21, 22 et dégagent des bandes 23 ; ces bandes sont déformées vers le côté amont du disque 16. Les paires de lignes de coupe 24 représentées figure 2 coupent chacune une bande 23 pour ne la dégager que suivant les arêtes longitudinales de sorte que les extrémités de la bande 23 restent toujours reliées au disque 16 en faisant corps avec lui. 20 Dans l'exemple de réalisation présenté, les coupes ou lignes de coupe 24 de chaque paire de coupes sont parallèles entre elles et elles sont perpendiculaires à la goulotte 21 ou 22 ; la goulotte 21 est traversée par une paire de lignes de coupe 24 et la goulotte 22 est traversée par deux paires de lignes de coupe 24. 25 En variante, les coupes ou lignes de coupe 24 peuvent également faire un angle aigu par rapport à la goulotte 21 ou 22 de sorte que les bandes 23 traversent les goulottes 21, 22 suivant un angle différent d'un angle de 90°. Les paires de lignes de coupe peuvent également être réalisées pour donner aux bandes une forme différente 30 d'une forme rectangulaire, par exemple une forme trapézoïdale. Dans l'exemple de réalisation représenté, la largeur des goulottes 21, 22 est constante sur toute leur longueur. En variante, les goulottes 21, 22 peuvent également être réalisées pour présenter des largeurs différentes des deux côtés des orifices d'éjection 19 des goulottes 21, 22. La largeur 35 d'une goulotte 21 ou 22 peut également varier en continu suivant sa 6 longueur. Le nombre de goulottes et de bandes réalisées dans le disque 16 dépend du nombre souhaité d'orifices d'éjection 19 et de leur répartition dans la zone du disque 16 couverte par l'orifice de soupape 13. La disposition choisie dans l'exemple de réalisation à sa- voir deux goulottes 21, 22, parallèles, avec des longueurs différentes et une disposition symétrique présente toutefois les avantages ci-après pour l'étalement des jets en éventail. L'orifice d'éjection 19 de la goulotte courte 21 se situe dans l'axe de symétrie dû disque 16. Les deux orifices d'éjection 19 de to la goulotte 22 sont équidistants de cet axe de symétrie. Le courant de fluide sortant de l'orifice de soupape 13 arrive dans les goulottes 21, 22 pour y circuler horizontalement par rapport aux orifices d'éjection 19. Ainsi, des deux côtés d'une bande 23, on a un courant de fluide circulant transversalement dans le volume d'éjection en amont de l'orifice 15 d'éjection 19. De part et d'autre de chaque volume d'éjection 19, les courants de fluide entrant, dirigés horizontalement et qui se rencontrent, entrent en collision. En s'échappant, le courant de fluide s'étale en aval du point de collision dans la direction longitudinale de la bande sous la forme d'un jet en éventail, ce qui produit une pulvérisa- 20 tion très fine. Dans la goulotte 22, l'impulsion horizontale du fluide en mouvement des deux courants entrant en collision dans les volumes d'éjection, en amont des orifices d'éjection 19, sont différentes à cause de la longueur différente des goulottes de part et d'autre de chaque orifice d'éjection 19. En conséquence, les jets en forme d'éventail sortant 25 des orifices d'éjection 19 de la goulotte 22 sont basculés radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe perpendiculaire au disque comme cela apparaît à la figure 6. La direction du jet en éventail 25 sortant de l'orifice d'éjection 19 de la goulotte courte 21 est en revanche parallèle à l'axe perpendiculaire au disque, car la longueur de la goulotte 21, de 30 part et d'autre de l'orifice d'éjection 19, est la même si bien que l'impulsion des veines partielles horizontales des fluides qui se rencontrent sont de même amplitude. Il en résulte un paquet de jets en éventail divergents dont les jets en éventail 25 ne se touchent pas dans l'espace et permettent une excellente pulvérisation. Le dispositif de pulvérisation décrit ci-dessus se réalise d'une manière très économique par les procédés d'emboutissage et de transformation. On découpe à la presse le disque 16 dans une tôle. Par-tant du côté amont du dispositif de pulvérisation, on imprime dans ce côté du disque 16 les goulottes 21, 22. Puis on retourne le disque 16 et, à partir de son côté qui représente le futur côté aval du dispositif de pulvérisation, on réalise des paires de coupes ou lignes de coupe 24 écartées les unes des autres et dirigées transversalement aux goulottes 21, 22 ; on dégage ainsi à la matrice les arêtes longitudinales des bari- l() des 23 entre les lignes de coupe 24. En méme temps que l'on dégage les bandes 23 à la presse, on déforme les bandes 23 qui restent reliées par leurs extrémités au disque 16 en faisant corps avec lui. Cette déformation se fait hors du disque 16 et l'amplitude de la déformation maximale ou forme bombée n'est pas supérieure à l'épaisseur du disque 16. 15 REVENDICATIONS 1°) Dispositif pour pulvériser un fluide en mouvement, notamment pour un injecteur ou une soupape de dosage, comprenant au moins un canal (17, 18) et au moins un orifice d'éjection (19) dans le fond du canal (17, 18), cet orifice étant couvert par un pont de matière (20) traversant le canal (17, 18), caractérisé en ce que le canal (17, 18) est réalisé sous la forme d'une goulotte (21, 22) fermée à son extrémité et imprimée dans un disque (16), et l'orifice d'éjection (19) avec le pont de matière (20) est réalisé par le dégagement d'une bande (23) du disque (16), cette bande étant dégagée dans le disque (16) par deux coupes (24) écartées l'une de l'autre et traversant la goulotte (21, 22). 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande (23) est bombée du côté de l'arrivée du fluide sur le disque (16). 3°) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplitude de la déformation n'est pas supérieure à l'épaisseur du dis-que (16) . 4°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (16) comporte deux goulottes (21, 22) parallèles, de longueurs différentes, et transversalement à la première goulotte (22), on a deux bandes (23) parallèles et, transversalement à la seconde goulotte (21), on a une troisième bande (23), ces bandes, dégagées par des coupes, sont déformées. 5°) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce quela troisième bande (23) est située au milieu des deux autres bandes (23). 6°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (16) est en une tôle. 7°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que Io les coupes (24) sont parallèles. 8°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coupes (24) sont perpendiculaires à la goulotte (21, 22). 15 9°) Procédé de réalisation d'un dispositif de pulvérisation d'un fluide en mouvement, notamment pour un injecteur ou une soupape de dosage, comportant au moins un canal (17, 18) et au moins un orifice d'éjection (19) prévu dans le fond du canal (17, 18) chevauchant le canal (17, 18), 20 caractérisé par les étapes de procédé suivantes : - on découpe à la matrice un disque (16) dans une tôle, - on imprime dans le disque (16) à partir du côté d'arrivée du fluide du disque (16) formant le dispositif de pulvérisation, au moins un canal (17, 18) sous la forme d'une goulotte (21, 22), 25 - on dégage à la matrice dans le disque (16) à partir de l'autre côté du disque (16) formant le côté de sortie du dispositif de pulvérisation, au moins une bande (23) à l'aide de deux coupes (24) écartées l'une de l'autre et transversales à la goulotte (21, 22), et - en même temps que l'on dégage à la matrice, on déforme la bande (23) 30 qui reste reliée aux extrémités au disque (16) pour être déformée hors du disque (16). 10°) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' 2924036 lo on déforme la bande (23) pour que l'amplitude maximale de la déformation ne soit pas supérieure à l'épaisseur du disque (16).