Brevet FR3023875A1 — publié le 20160122

DP-321431 Injecteur de carburant DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un injecteur de carburant et plus particulièrement à un arrangement permettant un contrôle en boucle fermée d'un système d'injection. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Sur les injecteurs de carburant à rampe commune d'aujourd'hui, la quantité de carburant injectée et les délais d'ouverture et fermeture de l'injecteur sont dépendants de la capacité des moyens industriels de production à produire les injecteurs tout en respectant les paramètres clefs de l'injecteur. Par conséquent, des dispersions existent. De plus lors des cycles de fonctionnement des injecteurs de carburant, certains paramètres dérivent à cause de l'usure des composants. On peut citer comme dérive les temps de monté et descente de la vanne de contrôle ainsi que ceux de l'aiguille de la buse d'injection. Des stratégies de supervision des mouvements de l'aiguille existent, notamment par une mesure de la variation d'un courant injecté au travers de l'injecteur, la position de l'aiguille faisant varier ce courant. Ce type de solution nécessite l'agencement dans l'injecteur de revêtements résistifs et de connexions électriques permettant de réaliser un chemin électrique connu du courant injecté. La mise en place dans l'injecteur de connexions électriques permettant le diagnostic de la position de l'aiguille par injection de courant est un obstacle industriel. Les problèmes de fiabilité des connexions lors du cycle de vie de l'injecteur, ainsi que les problèmes de productivité liés au temps d'assemblage d'un tel injecteur ont freiné la mise en place de ce type de stratégies de contrôle sur les injecteurs de carburants. Il est donc important de proposer une solution nouvelle résolvant ces problèmes. RESUME DE L'INVENTION Un injecteur de carburant pour moteur à combustion interne comprend: un corps d'injecteur dans lequel sont agencés un actionneur, une vanne de contrôle, et un guide d'aiguille. L'actionneur actionne la vanne de contrôle, la vanne de contrôle pilotant une aiguille d'injection coulissant dans son guide entre une position ouverte dans laquelle l'injection est permise et une position fermée dans laquelle l'injection de carburant est interdite. L'injecteur comprend de plus une première liaison électrique s'étendant depuis le guide de l'aiguille jusqu'à des moyens de connexion électrique intermédiaire internes à l'injecteur, et comprend également une deuxième liaison électrique s'étendant depuis lesdits moyens de connexion intermédiaire jusqu'à une broche de connecteur accessible à l'extérieur à l'injecteur, de sorte qu'un signal électrique représentatif de la position de l'aiguille puisse être transmis du guide de l'aiguille à la broche de connecteur et donc soit accessible à un calculateur électronique extérieur. Les moyens de connexion intermédiaire interne peuvent être constitués d'une lamelle métallique. La première liaison électrique peut-être en contact avec la lamelle métallique par un système ressort agencé en terminaison de la première liaison électrique. Le guide de l'aiguille peut comporter sur sa surface radiale un trou recevant une terminaison de la première liaison électrique permettant ainsi leur contact électrique. La deuxième liaison électrique est intégrée avec la lamelle. Les moyens de connexion intermédiaire interne peuvent comporter une bague métallique agencée sur l'actionneur. Selon un autre mode de réalisation, un actionneur peut être prévu pour être utilisé dans un injecteur, l'actionneur pilotant une vanne de contrôle d'injecteur de carburant pour moteur à combustion. L'actionneur peut comporter une bague métallique agencée sur sa périphérie cylindrique, la dite bague comportant une extension métallique intégrée avec la bague s'étendant longitudinalement sur l'actionneur. Une méthode d'assemblage d'un injecteur de carburant, comprend les étapes suivantes: la mise en place d'une bague métallique comportant une première extension métallique substantiellement perpendiculaire à la bague et intégrée avec la bague par surmoulage sur le pourtour cylindrique de l'actionneur; le positionnement de l'actionneur dans le logement du corps de l'injecteur; la connexion de la première extension métallique avec une broche de connecteur de l'injecteur; l'insertion d'une deuxième extension métallique dans un logement du corps de vanne présentant un évidement en vis-à-vis de la bague, la terminaison de la deuxième extension métallique étant agencée avec un système ressort se logeant dans l'évidement; l'assemblage de la vanne de contrôle avec l'actionneur, la deuxième extension métallique passant au travers du corps de la vanne de contrôle; et l'assemblage du guide de l'aiguille avec la vanne de contrôle, la deuxième extrémité de la deuxième extension métallique agencée avec un autre système ressort se logeant dans un trou localisé sur la surface radiale du guide de l'aiguille en contact avec la vanne de contrôle. L'étape de mise en place de la bague sur l'actionneur peut se faire par insertion de la bague dans une rainure du corps de l'actionneur. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - La figure 1 est une représentation d'un injecteur de carburant selon un premier exemple de mode de réalisation de la présente invention. - La figure 2 est une représentation partielle d'un injecteur de carburant selon un deuxième exemple de mode de réalisation de la présente invention. - La figure 3 est une représentation partielle d'un injecteur de carburant selon un deuxième exemple de mode de réalisation de la présente invention. - La figure 4 est une représentation d'une méthode d'assemblage d'un injecteur de carburant de la présente invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Selon la figure 1, un injecteur de carburant 10 s'étendant longitudinalement selon l'axe A est un assemblage de composants métalliques 30 comprenant des composants fixes et des composants mobiles. L'injecteur comporte un corps d'injecteur 12 en plusieurs parties, une partie supérieure 23 et une partie inférieure 25 ou écrou. Un actionneur à solénoïde 14 substantiellement cylindrique est agencé dans la partie supérieure 23 du corps de l'injecteur 12. Une vanne de contrôle 21 coopérant avec l'actionneur 14 est agencée en dessous de l'actionneur 14 dans la partie inférieure 25 du corps de l'injecteur 12, de sorte que la surface radiale supérieure de la vanne de contrôle est en contact avec la partie supérieure 23 du corps de l'injecteur 12. L'actionneur 14 est commandé par deux fils de commande 15 branchés sur sa bobine 19 et rejoignant un connecteur 17. L'actionneur 14 comporte un ressort de rappel 16 positionné longitudinalement suivant l'axe A, ledit ressort de rappel sollicitant la vanne de contrôle 21. La vanne de contrôle 21 comporte un corps de vanne 20 dans lequel est agencé une armature 36 solidaire à une tige 18. Selon la figure 1, et lorsque la bobine 19 de l'actionneur n'est pas alimentée, le ressort de rappel 16 de l'actionneur 14 repousse l'armature 36, cette dernière entrainant la tige 18 de la vanne de contrôle 21 dans son siège 22.de sorte que la vanne de contrôle 21 est en position fermée. Lorsque la bobine 19 de l'actionneur est alimentée, l'armature 18 est attirée magnétiquement vers l'actionneur 14 jusqu'en butée entrainant avec elle la tige 18 de la vanne de contrôle hors de son siège 22 de sorte à ouvrir la vanne de contrôle 21. Un guide 24 d'une aiguille d'injection 38 est agencé dans la partie inférieure 25 du corps de l'injecteur 12. Le guide 24 de l'aiguille a une surface radiale en contact avec la vanne de contrôle 2l et un alésage dans lequel l'aiguille d'injection 38 est agencée. L'aiguille d'injection 38 dont la partie supérieure est en liaison avec une chambre de commande 28 est mobile en va et vient suivant l'axe longitudinal A de l'injecteur 10. Le plafond 30 de la chambre de commande 28 est en contact direct avec le corps 20de la vanne de contrôle21 et le mur 32 de la chambre de commande est en contact avec le corps du guide 24 de l'aiguille 38. Un corps de buse 26 est agencé dans la partie inférieure 25 du corps de l'injecteur 12. L'aiguille d'injection 38 effectue son mouvement de va et vient dans la partie médiane du corps de buse 26 de sorte que lorsque l'aiguille d'injection 38 se trouve dans son siège 34, empêchant ainsi l'injection de carburant, l'injecteur est dit en position fermé. Les composants fixes essentiels de l'injecteur 10 comprennent le corps d'injecteur 12, l'actionneur 14, le corps de vanne de contrôle 20, le guide de l'aiguille d'injection 24, la buse d'injection 26, la chambre de commande 28 et le siège de l'aiguille d'injection 34. Les composants mobiles de l'injecteur comprennent notamment la tige 18 de la vanne de contrôle 21, l'armature 36 de la vanne de contrôle 21 solidaire à la tige 18 de la vanne de contrôle 21 et l'aiguille d'injection 38. Les fils de commande 15 de l'actionneur permettent de piloter les composants mobiles de l'injecteur 10. Les surfaces des composants de l'injecteur en contact les unes avec les autres sont appelées des surfaces de contacts S. Pour la bonne compréhension de ces différents contacts, on citera par exemple la surface de contact Si entre le corps 20 de la vanne de contrôle 21 et le guide de l'aiguille 24, et également la surface de contact S2 entre le guide de l'aiguille 24 et le corps de la buse d'injection 26. On citera également par exemple les surfaces de contact S3 entre l'aiguille d'injection 38 et son siège 34, et également les surfaces de contact S4 entre l'aiguille d'injection 38 et le plafond de la chambre de commande 30. L'injecteur comprend de plus une première liaison électrique 42 s'étendant depuis le guide de l'aiguille 24 jusqu'à une lamelle métallique 40, et également une deuxième liaison électrique 44 s'étendant depuis la lamelle métallique 40 20 jusqu'à une broche 46 du connecteur 47, de sorte qu'un signal électrique représentatif de la position de l'aiguille d'injection 38 puisse être accessible à un calculateur électronique extérieur par ce moyen de connexion extérieur. Lors du fonctionnement de l'injecteur 10, on distingue plusieurs phases. 25 Dans une première phase, lors de l'alimentation de l'actionneur 14 par les fils de commandes 15, l'armature 36 est attirée contre l'actionneur 14 entrainant avec elle la tige 18 de la vanne de contrôle 21. La vanne de contrôle 21 ainsi ouverte, entraine une chute de pression dans la chambre de commande 28. Cette chute de pression entraîne le déplacement de l'aiguille d'injection 38 jusqu'en 30 butée avec le plafond 30 de la chambre de commande 28. L'aiguille d'injection 38 n'est donc plus dans son siège 34. Cette phase est dite phase d'injection de carburant. Dans une deuxième phase, lorsque l'actionneur 14 n'est plus alimenté par ses fils de commande 15, l'armature 36 est repoussé par le ressort de maintien 16 entrainant la tige 18 de la vanne de contrôle 21 dans son siège 22. La vanne de contrôle 21 ainsi fermée, entraine une augmentation de pression dans la chambre de commande 28. Cette augmentation de pression entraîne le déplacement de l'aiguille d'injection 38 en butée dans son siège 34. L'injecteur 10 ainsi obturé est dit en phase de non injection. Le contact entre l'aiguille d'injection 38 et son siège 34 est établi lors des phases de non injection. L'aiguille d'injection 38 est en position fermée. Le contact entre l'aiguille d'injection 38 et le plafond de la chambre de commande 30 est établi lorsque l'aiguille d'injection 38 est en position de butée haute, c'est à dire en fin de course montante lors de l'injection de carburant. L'aiguille d'injection 38 est également en contact permanent avec le guide de l'aiguille 24 dans lequel elle effectue son mouvement de va et vient. Ce mouvement implique que ni le contact de l'aiguille d'injection 38 avec le plafond de la chambre de commande 30 ni le contact de l'aiguille d'injection 38 avec son siège 34 sont établi lors de cette course. Afin d'assurer le fonctionnement du dispositif permettant au signal électrique de représenter la position de l'aiguille d'injection 38, les surfaces de contacts S1 entre le guide de l'aiguille d'injection 24 et le corps 20 de la vanne de contrôle 21, ainsi que les surfaces de contacts S2 entre le guide de l'aiguille 24 et le corps de la buse 26, ainsi que les surfaces de contact S5 entre le guide de l'aiguille 24 et le corps de l'injecteur 12 sont revêtues d'un revêtement isolant électrique de type résine Les surfaces de contacts S3, S4 entre les éléments mobiles de l'injecteur 10, à savoir entre l'aiguille d'injection 38 et son siège 34, ainsi qu'entre l'aiguille d'injection 38 et le plafond de la chambre de commande sont revêtues d'un revêtement présentant une résistivité non nulle, permettant de détecter une différence de potentiel due à la circulation d'un courant électrique détectable à travers le revêtement, cette détection étant effectuée par le calculateur électronique extérieur. Le calculateur extérieur et le corps de l'injecteur 12 sont 30 reliés entre eux par une masse électrique. Pour déceler la position de l'aiguille d'injection, un courant électrique est injecté dans l'injecteur par la broche 46 du connecteur, atteignant le corps du guide de l'injecteur 24 en empruntant le chemin électrique composé de la deuxième liaison électrique 44 connectée à la pièce métallique 40, la lamelle métallique 40 étant connectés à la première liaison électrique 42. Lorsque l'aiguille 38 est en contact avec son siège 34, l'injecteur 10 étant en position fermé, le courant électrique poursuit son chemin allant du guide de l'aiguille 24 vers l'aiguille 38, puis de l'aiguille 38 vers le siège 34, le siège 34 étant de matière avec la buse 26, la buse 26 étant au contact du corps de l'injecteur 12. Le calculateur électronique détecte alors une première chute de tension due à la résistivité du chemin parcouru. Lorsque l'aiguille 38 est en contact avec le plafond de la chambre de commande 30, le courant électrique poursuit son chemin allant du guide de l'aiguille 24 vers l'aiguille 38, puis de l'aiguille 38 vers le corps 20 de la vanne de contrôle 21, la vanne de contrôle 21 étant en contact avec le plafond de la chambre de commande 30, puis le courant poursuit son chemin jusqu'au corps de l'injecteur 12. Le calculateur électronique détecte alors une deuxième chute de tension due à la résistivité du deuxième chemin parcouru. Lorsque l'aiguille 38 effectue sa course entre le siège 34 et le plafond de la chambre de commande 30, alors le courant injecté ne peut pas circuler, le guide de l'aiguille 24 étant isolé électriquement de tous chemins possibles vers le corps de l'injecteur 12. Dans ce cas, aucune chute de tension n'est détectée. Selon la figure 2, les moyens de connexion intermédiaire interne 40 à l'injecteur 10 comportent une bague métallique fermée 40 positionnée autour de l'actionneur 14 de l'injecteur 10. La première liaison électrique 42 est réalisée par un fil surmoulé 42 dont une terminaison est agencée avec un système ressort 48 assurant le contact électrique avec la bague métallique 40. Le système ressort 48 est de type lame bombée à ressort 48. Le système ressort 48 est logé dans un évidement 54 du corps de l'injecteur 12 positionné en vis-à-vis de la bague métallique 40 de sorte que la lame bombée à ressort 48 est en appui sur la bague métallique 40 permettant ainsi d'avoir un contact électrique entre la lame bombée à ressort 48 et la bague 40. Plus précisément, la partie centrale bombée de la lame à ressort 48 est en appui sur la bague métallique 40. L'autre terminaison du fil surmoulé 42 est agencée avec un autre système ressort 50 pouvant se loger dans un trou 52 localisé sur la surface radiale du guide 24 de l'aiguille 24 assurant ainsi leur contact électrique. L'autre système de ressort 50 est de type ressort de torsion de sorte qu'une fois agencé dans le trou 52, le ressort vient en contact avec les parois latérales du trou 52 pour assurer ainsi le contact électrique entre le guide de l'aiguille 24 et le fil surmoulé 42 Le fil surmoulé 42 s'étend longitudinalement depuis la lame bombée à ressort 48 positionnée en vis-à-vis de la bague métallique 40 jusqu'au trou 52 localisé sur la surface radiale du guide 24 de l'aiguille. Afin de permettre le passage du fil surmoulé 42, la partie supérieure 23 du corps de l'injecteur 12 comporte un alésage 43 depuis l'évidement 54 et débouchant sur un autre alésage 45 formé de part et autre du corps 20 de la vanne de contrôle 21 et débouchant sur le trou 52. Le fil surmoulé permet ainsi l'indexage du guide de l'aiguille 24 avec la vanne de contrôle 21 et également de la vanne de contrôle 21 avec le corps de l'injecteur 12. Un épaulement 56 sur la face intérieur du corps de l'injecteur 12, situé à proximité de la vanne de contrôle 21, permet de maintenir l'autre système ressort 50 agencé avec le fil surmoulé 42 dans le trou 52 du guide de l'aiguille. La deuxième liaison électrique 44 est intégrée avec la bague 40, l'extrémité de cette deuxième liaison électrique 44 étant reliée électriquement à la broche du connecteur 46. Selon la figure 3, la bague métallique 40 est ouverte. La deuxième liaison électrique 44 est un fil soudé en son extrémité avec la bague 40. La bague a un secteur angulaire de l'ordre de 40 degrés. La deuxième liaison électrique 44 s'étendant longitudinalement A sur l'actionneur 14. La bague métallique 40 est avantageusement fixée sur la périphérie cylindrique du corps de l'actionneur 14. La bague métallique 40 est insérée dans une rainure du corps de l'actionneur 14. La bague 40 est fendue et élastique. La terminaison 48 du fil surmoulé 42 en contact avec la bague métallique 40 est de type pion à ressort 48. Alternativement, l'ouverture de la bague 40 peut avoir de nombreuses valeurs de secteur angulaire, cette valeur étant dépendante du moyen d'accroche de la bague avec le composant de l'injecteur 10 auquel elle se fixe. A titre d'exemple non limitatif, la bague peut avoir un secteur angulaire de l'ordre de 200 degrés lui permettant d'être aisément surmoulée dans le corps de l'actionneur 14, ceci permettant d'éviter le contact de cette bague 40 avec le corps de l'injecteur 12. Dans d'autres modes de réalisation, la bague 40 peut avoir une largeur d'au moins 3 mm, son secteur angulaire pouvant être compris entre 40 degrés et 360 degrés. Alternativement, la bague 40 peut simplement entourer complétement et de façon circulaire le corps de l'actionneur 14. Alternativement, la terminaison 48 du fil surmoulé 42 en contact avec la bague métallique 40 peut avoir toutes sortes de protubérances permettant le dit contact avec la bague 40. L'actionneur peut être de différents type, tel par exemple et non limitatif, de type actionneur à solénoïde ou alternativement de type actionneur à piézoélectrique. Alternativement, la première liaison électrique 42 et la deuxième liaison électrique 44 peuvent chacune être de différents types tel que par exemple des fils conducteurs, des lamelles rigides ou tout autre conducteur électrique permettant de conduire un signal électrique du guide de l'aiguille d'injection 24 jusqu'à la broche du connecteur 46. Egalement alternativement et de façon non limitative, les deux terminaisons 48, 50 de la première liaison électrique 42 peuvent être chacune, indépendamment l'une de l'autre, de type pion ressort, ou de type lame bombée à ressort, ou de type ressort de torsion. Selon la figure 4, une méthode d'assemblage 100 d'un injecteur de carburant 10 tel que décrit ci-dessus peut comprendre les étapes suivantes : mise en place 102 de la bague métallique 40 comportant la première extension métallique 44 substantiellement perpendiculaire à la bague 40 et intégrée avec la bague 40 par surmoulage sur le pourtour cylindrique de l'actionneur 14. positionnement 104 de l'actionneur 14 dans le logement du corps de l'injecteur 12. connexion 106 de la première extension métallique 44 avec la broche du connecteur 46 de l'injecteur 10. insertion 108 de la deuxième extension métallique 42 dans le logement du corps de vanne 12 présentant un évidement 54 en vis-à-vis de la bague 40, la terminaison de la deuxième extension métallique 42 étant agencée avec le système ressort 48 se logeant dans l'évidement 54. assemblage 110 de la vanne de contrôle 21 avec l'actionneur 14, la deuxième extension métallique 42 passant au travers du corps 20 de la vanne de contrôle21. assemblage du guide 112 de l'aiguille 24 avec la vanne de contrôle 21, la deuxième extrémité de la deuxième extension métallique 42 agencée avec l'autre système ressort 50 se logeant dans le trou 52 localisé sur la surface radiale du guide de l'aiguille 24 en contact avec la vanne de contrôle 21. Alternativement, l'étape de mise en place 102 de la bague 40 sur l'actionneur 14 se fait par insertion de la bague 40 dans une rainure du corps de l'actionneur 14. REVENDICATIONS1- Injecteur de carburant (10) pour moteur à combustion interne comprenant : un corps d'injecteur (12) dans lequel est agencé un actionneur (14), une vanne de contrôle (21), un guide d'aiguille (24) ; l'actionneur (14) actionnant la vanne de contrôle (21), la vanne de contrôle (21) pilotant une aiguille d'injection (38) coulissant dans son guide (24) entre une position ouverte dans laquelle l'injection est permise et une position fermée dans laquelle l'injection de carburant est interdite, caractérisé en ce que l'injecteur (10) comprend de plus une première liaison électrique (42) s'étendant depuis le guide (24) de l'aiguille (38) jusqu'à des moyens de connexion électrique intermédiaire (40) internes à l'injecteur (10), et comprend également une deuxième liaison électrique (44) s'étendant depuis lesdits moyens de connexion intermédiaire (40) jusqu'à une broche de connecteur (46) accessible à l'extérieur à l'injecteur (10), de sorte qu'un signal électrique représentatif de la position de l'aiguille puisse être transmis du guide de l'aiguille (24) à la broche de connecteur (46) et donc soit accessible à un calculateur électronique extérieur. 2- Injecteur de carburant (10) selon la revendication 1 selon lequel les moyens de connexion intermédiaire interne (40) sont constitués d'une lamelle métallique (40). 3- Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2 selon lequel la première liaison électrique (42) est en contact avec la lamelle métallique (40) par un système ressort (48) agencé en terminaison de la première liaison électrique (42). 4- Injecteur de carburant (10) selon la revendication 1 selon lequel le guide de l'aiguille (24) comporte sur sa surface radiale un trou (52) recevant une terminaison de la première liaison électrique (42) permettant ainsi leur contact électrique. 5- Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2 selon lequel la deuxième liaison électrique (44) est intégrée avec la lamelle (40). 6- Injecteur de carburant (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel les moyens de connexion intermédiaire interne (40) comportent une bague métallique (40) agencée sur l'actionneur (14). 7- Actionneur (14) prévu pour être utilisé dans un injecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'actionneur pilotant une vanne de contrôle (21) d'injecteur de carburant (10) pour moteur à combustion caractérisé en ce qu'il comporte une bague métallique (40) agencée sur sa périphérie cylindrique, la dite bague (40) comportant une extension métallique (44) intégrée avec la bague (40) s'étendant longitudinalement (AA') sur l'actionneur (14). 8- Méthode d'assemblage (100) d'un injecteur de carburant (10) tel que décrit selon la revendication 1 comprenant les étapes suivantes : - mise en place (102) d'une bague métallique (40) comportant une première extension métallique (44) substantiellement perpendiculaire à la bague (40) et intégrée avec la bague (40) par surmoulage sur le pourtour cylindrique de l'actionneur (14) ; - positionnement (104) de l'actionneur (14) dans le logement du corps de l'injecteur (12) ; - connexion (106) de la première extension métallique (44) avec une broche de connecteur (46) de l'injecteur (10) ; - insertion (108) d'une deuxième extension métallique (42) dans un logement du corps de vanne (12) présentant un évidement (54) en vis-à-vis de la bague (40), la terminaison de la deuxième extension métallique (42) étant agencée avec un système ressort (48) se logeant dans l'évidement (54) ; - assemblage (110) de la vanne de contrôle (21) avec l'actionneur (14), la deuxième extension métallique (42) passant au travers du corps (20) de la vanne de contrôle(21); - assemblage (112) du guide de l'aiguille (24) avec la vanne de contrôle (21), la deuxième extrémité de la deuxième extension métallique (42) agencée avec un autre système ressort (50) se logeant dans un trou (52)localisé sur la surface radiale du guide de l'aiguille (24) en contact avec la vanne de contrôle (21). 9- Méthode d'assemblage (100) selon la revendication 8 selon laquelle l'étape (102) de mise en place de la bague (40) sur l'actionneur (14) se fait par insertion de la bague (40) dans une rainure du corps de l'actionneur (14).