Brevet FR2934328A1 — publié le 20100129

SOUPAPE D'INJECTION La présente invention concerne une soupape d'injection avec un corps de soupape et un corps de buse, dans laquelle le corps de buse s'appuie de manière étanche contre le corps de soupape, un premier alésage, dans lequel un piston de commande et un axe de réglage de course sont agencés de manière mobile dans le sens axial, étant prévu dans le corps de soupape, le piston de commande étant conçu pour être déplacé par un moyen d'actionnement, un deuxième alésage étant prévu dans le corps de buse, une aiguille d'injecteur, qui est prévue pour ouvrir ou fermer un orifice d'injection, étant agencée dans le deuxième alésage, un ressort, qui précontraint l'aiguille d'injecteur dans le sens d'un siège étanche pour l'orifice d'injection, étant prévu dans le deuxième alésage, le premier et le deuxième alésage étant en relation l'un avec l'autre, et l'axe de réglage de course étant en relation active avec l'aiguille d'injecteur. Pour alimenter les moteurs à combustion interne en carburant, on utilise des soupapes d'injection, qui sont alimentées en carburant par le biais d'une 15 conduite de carburant ou d'un système Common Rail. Pour commander la soupape d'injection, on peut utiliser comme dispositif d'actionnement, un actionneur piézoélectrique qui commande directement ou indirectement par le biais d'une servo-soupape, une aiguille d'injecteur. Sur les soupapes d'injection, qui sont alimentées par une pression de 20 carburant élevée, une fuite relativement importante apparaît en raison de la pression du carburant. De plus, les pressions élevées de la soupape d'injection nécessitent une soupape d'injection à paroi épaisse. L'objet de l'invention consiste à mettre à disposition une soupape d'injection à structure améliorée. 25 Le problème de l'invention est résolu par la soupape d'injection avec un corps de soupape et un corps de buse, dans laquelle le corps de buse s'appuie de manière étanche contre le corps de soupape, un premier alésage, dans lequel un piston de commande et un axe de réglage de course sont agencés de manière mobile dans le sens axial, étant prévu dans le corps de soupape, le piston de commande étant conçu pour être déplacé par un moyen d'actionnement, un deuxième alésage étant prévu dans le corps de buse, une aiguille d'injecteur, qui est prévue pour ouvrir ou fermer un orifice d'injection, étant agencée dans le deuxième alésage, un ressort, qui précontraint l'aiguille d'injecteur dans le sens d'un siège étanche pour l'orifice d'injection, étant prévu dans le deuxième alésage, le premier et le deuxième alésage étant en relation l'un avec l'autre, et l'axe de réglage de course étant en relation active avec l'aiguille d'injecteur. Sur la soupape d'injection selon l'invention, le corps de buse s'appuie contre le corps de soupape, sachant que l'on se passe d'une rondelle de butée. La soupape d'injection présente ainsi une longueur de construction plus courte et une surface d'étanchéité en moins. D'autres modes de réalisation avantageux de la soupape d'injection sont indiqués ci-après. En raison de la suppression de la rondelle de butée, l'axe de réglage de course peut être réalisé sous forme de piston cylindrique. Une fabrication bon marché de l'axe de réglage de course est ainsi possible. Par ailleurs, il est avantageux que le piston de commande et l'axe de réglage de course soient guidés dans un élément de construction. Une fabrication précise des surfaces de guidage et un alignement précis des surfaces de guidage l'une sur l'autre est ainsi possible. On évite ainsi un mauvais positionnement entre l'axe de réglage de course et le piston de commande. Dans un autre mode de réalisation, le premier alésage présente un diamètre inférieur à celui du deuxième alésage, le premier et le deuxième alésage étant à peu près alignés, et une partie d'une surface d'appui du corps de soupape, qui est tournée vers le corps de buse, couvrant une partie du deuxième alésage. Une surface d'appui du corps de soupape sert alors de surface de butée à l'aiguille d'injecteur. Donc, malgré la suppression de la rondelle de butée, une course maximale définie de l'aiguille d'injecteur est prédéterminée. De plus, dans le mode de réalisation selon l'invention, le ressort est agencé dans le deuxième alésage du corps de buse. Le premier alésage, qui est réalisé dans le corps de soupape, peut être de petite dimension, si bien qu'une plus grande épaisseur de paroi dans le corps de soupape est possible sans augmenter le diamètre de la soupape d'injection. On obtient ainsi une résistance accrue à la pression de la soupape d'injection. Selon un mode de réalisation, l'aiguille d'injecteur présente un collet, une extrémité de l'aiguille d'injecteur, qui est tournée vers le corps de soupape, étant dotée d'une douille montée mobile, la douille s'appuyant contre une surface d'appui du corps de soupape, qui est tournée vers le corps de buse, le ressort étant monté entre le collet et la douille. Dans un autre mode de réalisation, le piston de commande présente un diamètre réduit au niveau de l'extrémité qui est associée à l'axe de réglage de course. Le piston de commande présente ainsi de manière adjacente à l'axe de réglage de course une section transversale effilée. Une chambre de fuite est ainsi mise à disposition dans cette zone en raison du diamètre constant du premier alésage. Dans un autre mode de réalisation, le premier alésage présente une première section pour le piston de commande, et le deuxième alésage, une deuxième section pour l'axe de réglage de course. La première section a un diamètre supérieur à celui de la deuxième section. Ceci permet une exploitation optimisée de l'espace de construction disponible. La première et la deuxième section sont agencées de manière concentrique par rapport à un axe médian. Dans un autre mode de réalisation, un alésage de fuite est réalisé entre le premier alésage du corps de soupape et un autre alésage de fuite du corps de soupape. Une fuite du premier alésage peut ainsi être évacuée. En fonction du mode de réalisation choisi, l'alésage de fuite peut être guidé jusqu'au bord de la soupape d'injection et être obturé vers l'extérieur avec un moyen de fermeture. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide des figures. On peut voir que : la figure 1 montre une représentation partielle schématique d'une soupape d'injection, la figure 2 montre un détail agrandi de la soupape d'injection, la figure 3 montre un premier mode de réalisation d'un alésage de fuite, et la figure 4 montre un deuxième mode de réalisation d'un alésage de fuite. La figure 1 montre une représentation schématique d'une partie inférieure d'une soupape d'injection 1 avec un corps de soupape 2 et un corps de buse 3. Le corps de soupape 2 s'appuie directement contre le corps de buse 3 et est serré avec le corps de soupape 2 par le biais d'un écrou de serrage de buse 4. Un premier alésage 5, qui est agencé le long de l'axe longitudinal de la soupape d'injection 1 est pratiqué dans le corps de soupape 2. Un piston de commande 6 et un axe de réglage de course 7 sont agencés dans le premier alésage 5. Un deuxième alésage 8, dans lequel une aiguille d'injecteur 9 est agencée de manière axialement mobile, est pratiqué dans le corps de buse 3. Des trous d'injection 10 sont réalisés au niveau de l'extrémité inférieure du corps de buse 3, un siège étanche 11 étant réalisé en amont dans le sens d'écoulement du côté intérieur du corps de buse 3, qui peut être fermé par l'aiguille d'injecteur 9. Une chambre de buse 12, qui est reliée à une conduite de carburant 13, est réalisée entre l'aiguille d'injecteur 9 et le corps de buse 3. De plus, une conduite de fuite 14 est réalisée dans le corps de soupape 2. Les courants de fuite sont ramenés dans une zone de basse pression, en particulier au réservoir de carburant, par le biais de la conduite de fuite 14. La figure 2 montre une représentation agrandie d'une zone médiane de la soupape d'injection 1. On y voit clairement que le corps de soupape 2 présente sur sa face inférieure, une première surface d'appui 15 contre laquelle s'appuie une deuxième surface d'appui 16 du corps de buse 3. Le deuxième alésage 8 présente dans une zone d'extrémité supérieure, une chambre à ressort 17 qui présente une section transversale plus large qu'une zone inférieure du deuxième alésage 8. Un ressort 18, qui précontraint l'aiguille d'injecteur 9 vers le bas dans le sens du siège étanche 11, est introduit dans la chambre à ressort 17. Dans l'exemple de réalisation représenté, le ressort 18 est monté entre un collet 19, qui est réalisé au niveau de l'aiguille d'injecteur, et une douille de serrage 20. Le collet peut aussi être un autre élément de construction, par exemple une bague de serrage, qui est montée dans une rainure préfabriquée. On obtient ainsi une ébauche d'aiguille d'injecteur bon marché. La douille de serrage 20 est placée de manière axialement mobile sur un embout supérieur de l'aiguille d'injecteur 9 et précontrainte contre la première surface d'appui 15 du corps de soupape 2. La douille de serrage 20 peut présenter une saillie annulaire 21 pour maintenir le ressort 18. La saillie 21 peut être réalisée par exemple sous forme de rondelle annulaire. On peut également se passer de la saillie. Le premier alésage 5 présente une première section 22 et une deuxième section 23. La première section 22 se transforme en une deuxième section 23 en ayant un autre diamètre que la deuxième section 23, la deuxième section 23 se terminant au niveau de la première surface d'appui 15. Le piston de commande 6 est guidé dans la première section 22. L'axe de réglage de course 7 est guidé dans la deuxième section 23. Le piston de commande 6 présente de manière adjacente à l'axe de réglage de course 7 une section d'extrémité 24, qui présente un diamètre réduit par rapport à la section supérieure du piston de commande 6. Une chambre de fuite 25 est ainsi réalisée dans la zone de la section d'extrémité 24. La soupape d'injection présente un axe médian 26, la première et la deuxième section 22, 23 étant orientées par symétrie centrale par rapport à l'axe médian 26. De plus, le deuxième alésage 8 est également orienté par symétrie centrale par rapport à l'axe médian 26. Le piston de commande 6 est en relation active avec un moyen d'actionnement 27. Le moyen d'actionnement 27 peut agir par exemple sous la forme d'un actionneur piézoélectrique directement sur le piston de commande 6 ou actionner le piston de commande 6 par le biais d'une servo-soupape hydraulique. Ce faisant le piston de commande 6 est soumis à la pression d'une chambre de commande, qui est alimentée en carburant par haute pression par le biais d'un étrangleur d'amenée, un étrangleur d'écoulement étant ouvert ou fermé à l'aide d'un actionneur piézoélectrique. En raison des dimensionnements de l'étrangleur d'amenée et d'écoulement, une modification de la pression peut être obtenue dans la chambre de commande, avec laquelle le piston de commande est actionné. La figure 3 montre dans une autre représentation schématique, une première solution pour un raccord de fuite à la chambre de fuite 25. Ce faisant, un alésage de fuite 28 est guidé du côté ou bord extérieur du corps de soupape 2 jusqu'au premier alésage, à la chambre de fuite 25, en passant par une conduite de fuite 14. L'alésage de fuite 28 est réalisé entre le premier alésage 5 et la conduite de fuite 14 du corps de soupape 2. L'alésage de fuite 28 est fermé entre le bord extérieur et la conduite de fuite à l'aide d'un bouchon d'étanchéité 29 servant de moyen de fermeture. La figure 4 montre un autre mode de réalisation, dans lequel un deuxième alésage de fuite 30 partant de la conduite de fuite 14 est guidé dans la chambre de fuite 25. L'alésage de fuite 30 est réalisé entre le premier alésage 5 et la conduite de fuite 14 du corps de soupape 2. Le deuxième alésage de fuite 30 est réalisé ce faisant à un angle inférieur à 90° par rapport à l'axe médian 26. Le deuxième alésage de fuite 30 peut être pratiqué par exemple par une ouverture inférieure de la conduite de fuite 14, qui est réalisée dans la première surface d'appui 15. La soupape d'injection décrite présente moins de surfaces d'étanchéité, si bien qu'une fuite plus faible peut avoir lieu. De plus, le nombre de composants est réduit, en raison de la suppression de la rondelle de butée. Ceci conduit également à une réduction des coûts. Par ailleurs, l'axe de réglage de course peut être réalisé sous forme de simple axe cylindrique, si bien que l'on réduit les masses en mouvement. Ceci s'accompagne donc d'une réduction de l'inertie. Par ailleurs, les coûts de matière peuvent être réduits, étant donné que la longueur de l'écrou de serrage de buse peut être réduite d'au moins 5 mm. De plus, l'absence de rondelle de butée réduit les travaux de montage. Par ailleurs, l'usure des guidages est réduite, étant donné que les surfaces de guidage dans la première et dans la deuxième section du premier alésage 5 pour le guidage du piston de commande 6 et de l'axe de réglage de course 7 présentent une meilleure coaxialité par rapport à l'axe médian 26, étant donné que tous deux peuvent être introduits dans une pièce active. En outre, l'amélioration des coaxialités des composants, piston de commande, axe de réglage de course et aiguille d'injecteur permet de réduire les efforts transversaux résultant, ce qui diminue l'application unilatérale de l'aiguille d'injecteur dans le siège étanche et permet ainsi d'éviter l'usure accrue due à une telle surcharge des surfaces fonctionnelles. De plus, le piston de commande peut être réalisé de manière plus épaisse dans la zone inférieure, ce qui entraîne une réduction du risque de flambage ou une réduction de la déformation du piston de commande. Par ailleurs, la suppression du ressort dans le corps de soupape permet d'optimiser la distance de la zone de guidage à l'axe de réglage de course. La position de guidage axiale peut être placée dans une zone plus optimale, correspondant aux conditions de montage (type d'accrochage de l'injecteur dans la tête de culasse) pour provoquer moins d'interactions entre les conditions ambiantes et le guidage sensible du piston de commande (fuite d'injecteur, synchronisation de l'injecteur). De plus, la résistance à la haute pression du corps d'injecteur augmente dans la zone de la chambre de fuite 25, étant donné que l'on dispose d'une plus grande épaisseur de paroi. Par ailleurs, la soupape d'injection présente une longueur réduite, qui peut se situer dans la plage de 14 mm. De plus, le piston de commande ne peut plus tomber lors du montage, étant donné que le premier alésage 5 s'effile dans la zone inférieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et 20 d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Soupape d'injection (1) avec un corps de soupape (2) et un corps de buse (3), - dans laquelle le corps de buse (3) s'appuie de manière étanche contre le corps de soupape (2), - un premier alésage (5), dans lequel un piston de commande (6) et un axe de réglage de course (7) sont agencés de manière mobile dans le sens axial, étant prévu dans le corps de soupape (2), le piston de commande (6) étant conçu pour être déplacé par un moyen d'actionnement (27), - un deuxième alésage (8) étant prévu dans le corps de buse (3), - une aiguille d'injecteur (9), qui est prévue pour ouvrir ou fermer un orifice d'injection (10), étant agencée dans le deuxième alésage (8), - un ressort (18), qui précontraint l'aiguille d'injecteur (9) dans le sens d'un siège étanche (11) pour l'orifice d'injection (10), étant prévu dans le deuxième alésage (8), le premier et le deuxième alésage (5, 8) étant en relation l'un avec l'autre, et - l'axe de réglage de course (7) étant en relation active avec l'aiguille d'injecteur (9). 2. Soupape d'injection selon la revendication 1, dans laquelle l'axe de réglage de course (7) est réalisé sous forme de piston cylindrique. 3. Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle le premier alésage (5) présente un diamètre inférieur à celui du deuxième alésage (8), et dans laquelle le premier et le deuxième alésage (5, 8) sont à peu près alignés, une partie d'une surface d'appui (15) du corps de soupape (2), qui est tournée vers le corps de buse (3), couvrant une partie du deuxième alésage (8), la partie de la surface d'appui étant prévue comme surface de butée pour l'aiguille d'injecteur (9). 4. Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'aiguille d'injecteur (9) présente un collet (19), une extrémité del'aiguille d'injecteur (9), qui est tournée vers le corps de soupape (2), étant dotée d'une douille (20) montée mobile, la douille (20) s'appuyant contre une surface d'appui (15) du corps de soupape (2), qui est tournée vers le corps de buse (3), le ressort (18) étant monté entre le collet (29) et la douille (20). 5. Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le premier alésage (5) présente une première section (22) dans laquelle est guidé le piston de commande (6), le premier alésage (5) présentant une deuxième section (23) dans laquelle est guidé l'axe de réglage de course (7), la première section (22) ayant un autre diamètre que la deuxième section (23). 6. Soupape d'injection selon la revendication 5, dans laquelle la première et la deuxième section (22, 23) sont agencées de manière concentrique sur un axe médian (26). 7. Soupape d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle un alésage de fuite (28, 30) est réalisé entre le premier alésage (5) et 15 une conduite de fuite (14) du corps de soupape (2). 8. Soupape d'injection selon la revendication 7, dans laquelle l'alésage de fuite (28) est guidé d'un bord extérieur du corps de soupape (2) jusqu'au premier alésage (5) en passant par la conduite de fuite (14), l'alésage de fuite (28) étant obturé entre le bord extérieur et la conduite de fuite (14) avec un moyen de 20 fermeture, en particulier un bouchon d'étanchéité. 9. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le piston de commande (6) présente de manière adjacente à l'axe de réglage de course (7) une section transversale effilée et une chambre de fuite (25) est formée dans cette zone. 25