Brevet FR3049325A1 — publié le 20170929

DP-322724 PION SPHERIQUE D'AJUSTAGE DE RESSORT DE VALVE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un actionneur électromagnétique pour un injecteur de carburant utilisé dans les moteurs de véhicule. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION. Des systèmes d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne moderne, en particulier les moteurs à allumage par compression, comprennent une pluralité d'injecteurs de carburant agencés pour émettre un jet atomisé de carburant à haute pression dans une chambre de combustion du moteur. Un injecteur de carburant connu pour être utilisé dans un tel système. Il comprend une aiguille d'injection. L'aiguille est glissante à l'intérieur de l'alésage formé dans un corps de buse et pouvant coopérer avec un siège pour commander la distribution de carburant à travers une ou plusieurs ouvertures de sortie. Le mouvement de l'aiguille est contrôlé à l'aide d'une chambre de commande à haute pression et d'une chambre à basse pression qui communique avec le réservoir de vidange à basse pression. Lorsqu'au début de l'injection, un actionneur est alimenté électriquement pour réaliser l'ouverture, ce qui entraine le déplacement d'une armature et un élément de soupape, également appelé tige de vanne par les professionnels, en contact avec celui-ci, identifié comme une soupape de commande. La soupape de commande est située dans la chambre à basse pression, la soupape de commande se déplace alors vers le haut contre l'action d'un ressort de bobine de l'actionneur. A ce stade, la longueur du ressort est réduite et une oscillation se propage de spire en spire pour ensuite se propager sur la soupape de commande et l'oscillation fait ainsi des allers retours créant des perturbations du flux de carburant. La propagation de l'oscillation vient perturber le déplacement de l'armature solidaire de l'organe de soupape. Il se produit alors des oscillations sur les forces appliquées pour fermer ou ouvrir la soupape de commande. Ce problème s'explique par un déplacement perturbé de l'armature causé par des oscillations subies par le ressort. Ce problème sera résolu par la présente invention, qui va être décrite plus loin. 3049325 2 RESUME DE L'INVENTION La présente invention vise à résoudre le problème de déplacement de l'armature causé par les oscillations subies par le ressort. L'invention consiste en un actionneur électromagnétique d'un injecteur de carburant diesel qui comprend 5 une bobine électrique fixe pourvu d'un alésage axiale, une armature magnétique mobile se déplaçant vers la bobine lorsque celle-ci est électriquement alimentée et un dispositif élastique repoussant en permanence l'armature magnétique vers une position éloignée de la bobine. Le dispositif est agencé dans l'alésage axial, Le dispositif élastique comprend un membre séparateur agencé glissant de sorte à 10 séparer l'alésage en une première chambre et une seconde chambre et à définir une restriction de passage de fluide entre la première chambre et la seconde chambre. En particulier, le dispositif élastique comprend un premier membre comprimé dans la première chambre entre le fond de l'alésage et une première face du membre séparateur et, un deuxième membre élastique comprimé entre une 15 deuxième face du membre séparateur et l'armature magnétique. Dans un mode de réalisation particulier, la première face est plane et la deuxième face est également plane parallèle à la première face, le membre séparateur est également pourvu d'une face latérale joignant la première face à la deuxième face. La face latérale est sphérique. De plus un trou est réduit en son 20 centre pour former une restriction. Le trou débouchant est percé au travers du membre séparateur. Le trou débouchant débouche dans la première face et la deuxième face. Selon un autre mode de réalisation, une restriction est définie par un jeu annulaire compris entre le milieu de la face latérale du membre séparateur et 25 l'alésage axial de la bobine. L'invention est également relative à un injecteur de carburant comprenant un actionneur électromagnétique tel que précédemment décrit où le carburant peut être du carburant diesel. 30 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 3049325 3 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: Figure 1 est une coupe axiale de l'actionneur électromagnétique selon 5 l'invention comprenant un pion intercalé entre les ressorts. Figure 2 est une vue isométrique du pion seul. Figure 3 est une coupe du dispositif élastique dans l'alésage de la bobine. Figure 4 est une coupe axiale du pion selon le second mode de réalisation. Figure 5 est une coupe axiale du pion oblong. 10 Figure 6 est une coupe axiale du pion cylindrique. Figure 7 est une coupe axiale du pion en forme d'octogone. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas 15 est choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, dessous, dessus, dessous ..." peuvent être utilisé sans aucune intention de limiter l'invention. Conformément à la figure 1 est représenté une partie de l'injecteur 5 de carburant diesel selon l'invention. L'injecteur 5 comprend une aiguille 10 coulissante dans un alésage 11 (non représenté). 20 Le mouvement de l'aiguille 10 est contrôlé à l'aide de deux chambres, une chambre de commande à haute pression 12 et une chambre à basse pression 16, qui communique avec le réservoir de vidange à basse pression 22 (non représenté). Lorsque débute l'injection, un actionneur 30, est alimenté électriquement lors de l'étape d'ouverture, ce qui engage une armature 29 et un élément de soupape 25 en 25 contact avec celui-ci, identifié comme la soupape de commande 15, situé dans la chambre à basse pression 16 à se déplacer vers le haut contre l'action d'un dispositif élastique 36 de l'actionneur 30, soulevant l'élément de soupape 25 loin de son siège. En conséquence, le carburant peut s'échapper de la chambre de commande 12 vers la chambre 16 qui est à une basse pression par un passage de retour (non 30 représenté). Un premier mode de réalisation de l'invention est représenté par la figure 1, dans lequel l'actionneur électromagnétique 30 comprend une bobine électrique fixe 32, une armature magnétique mobile 29 se déplaçant vers la bobine 32 lorsque 3049325 4 celle-ci est électriquement alimentée et le dispositif élastique 36 repoussant en permanence l'armature magnétique 29 vers une position éloignée de la bobine 32. L'actionneur électromagnétique 30 comprend de plus un alésage borgne 34 en son extrémité supérieure et deux fils s'étendant vers l'extrémité supérieure 5 pour être reliés à un connecteur électrique (non représenté). L'alésage borgne 34 s'étend le long de l'axe longitudinal X. L'armature magnétique 29 est fixée par sertissage à une vanne 25 s'étendant vers le bas dans l'alésage 24 de la chambre de compression basse pression 16. Le dispositif élastique 36 comprend deux ressorts hélicoïdaux 38, 40 10 séparés par un membre séparateur 42 ou pion 42. Le dispositif élastique 36 est agencé dans l'alésage axial 34. Comme représenté dans la figure 1, le pion 42 est agencé glissant de sorte à diviser l'alésage borgne 34 en une première chambre 50 et une seconde chambre 52. Le premier ressort 38 est agencé dans la première chambre 50 de l'alésage 34 15 et le second ressort 40 est agencé dans la deuxième chambre 52 de l'alésage 34. Les deux ressorts 38, 40 sont alignés axialement le long de l'axe longitudinal X. Le deuxième ressort 40 est en contact avec l'armature électrique 29 et débouche de l'alésage 34. Selon la figure 2, le pion 42 comprend un trou 53 réduit en son centre 20 pour former une restriction 54. Le trou 53 est percé au travers du membre séparateur 42 et débouchant entre une première face 56 et une deuxième face 58 du pion 42. La première face 56 et la deuxième face 58 sont planes et parallèles entre elles. Le pion 42 est également pourvu d'une face latérale 70 joignant la première face 56 à la deuxième face 58. La face latérale 70 est sphérique. Le pion 25 42 est donc globalement sphérique comme représenté dans la figure 2. La restriction 54 est agencée selon l'axe X. Comme représenté dans la figure 2, la restriction 54 a deux diamètres différents Dl, D2 qui sont séparés entre eux par deux chanfreins 60, 62 agencés à l'intérieur de la restriction 54. Comme représenté dans la figure 2, le diamètre Dl 30 de la restriction 54 proximal des faces 56, 58 du trou est plus grand que le diamètre D2 de la restriction 54. Le diamètre utile est le diamètre D2 qui est inférieur à 0,2 mm et généralement inférieur à 0,1 mm. Le diamètre Dl doit être compris alors entre 0,2 et 1 mm. De plus la restriction 54 comprend deux 3049325 5 chanfreins 66, 68 proximal de la première face 56 et de la deuxième face 58 du pion 42. Selon la figure 3, le premier ressort 38 est comprimé entre la première face 56 du pion 42 et le fond 35 de l'alésage 34 (non représenté). Le deuxième 5 ressort 40 est comprimé entre la deuxième face 58 et l'armature électrique 29 (non représenté). Les deux ressorts 38, 40 ont une raideur sensiblement égale mais peuvent être aussi de raideur différente, la raideur étant la caractéristique indiquant la résistance à la déformation élastique d'un ressort et sa compression étant proportionnelle à la force exercée sur le ressort. Les deux ressorts 38, 40 peuvent 10 être réalisés en matériaux métalliques ou en matériaux composites. Le mode de réalisation comprend un jeu J entre la face latérale 70 et l'alésage 34. Le jeu J est faible typiquement de 0,005 mm à 0,1 mm. Le carburant diesel circule principalement par la restriction 54. Le pion 42 peut être réalisé à partir de bille d'un faible coût et d'une grande précision diamétrale de l'ordre de +/- 0,1 mm. 15 Selon la figure 1, en fonctionnement lorsque la bobine 32 est alimentée, l'armature 29 est soulevée hors de son siège, poussant le dispositif élastique 36 dans l'alésage 34 de la bobine vers le haut, les deux ressorts étant compressés séparés par le pion 42 intermédiaire. Une oscillation se crée alors sur le second ressort 40 se propageant de spire en spire pour ensuite se propager sur le premier 20 ressort 38, les deux ressorts étant séparés par le pion 42, l'oscillation étant de fréquence différente sur les deux ressorts ne peut faire des allers retours et son amplitude s'atténue rapidement et ainsi l'oscillation ne vient plus perturber le déplacement de l'armature 29. Un effet des oscillations est la perturbation du flux du carburant. La restriction 54 du pion 42 vient amortir hydrauliquement le flux du 25 carburant diesel. Lorsque la bobine 32 n'est plus alimentée, l'armature 29 est repoussée par le dispositif élastique 36 et s'éloigne de la bobine 32 pour revenir en contact avec son siège dans la chambre de compression basse pression 16. Un deuxième mode de réalisation comme représenté dans la figure 4 est 30 un pion 42 comprenant les deux faces planes 56, 58 et parallèles entre elles. Les faces 56, 58 agencés transversales à l'axe longitudinal X. Un jeu axial J1 compris entre le pion 42 et l'alésage axial 34 est plus grand que le jeu axial équivalent dans 3049325 6 le premier mode de réalisation et défini pour obtenir l'amortissement hydraulique souhaité. Comme représenté dans la figure 5, le pion 42 est de forme oblongue. Le pion 42 comprend la restriction 54 et deux faces 56,58 planes et parallèles entre 5 elles. Les deux faces 56, 58 sont transversales à l'axe longitudinal X. Le pion comprend de plus une face latéral 70 joignant les deux faces 56,58 du pion 42. Comme représenté dans la figure 6, le pion 42 est de forme cylindrique. Le pion 42 comprend la restriction 54 et deux faces 56,58 planes et parallèles entre elles. Les deux faces 56, 58 sont transversales à l'axe longitudinal X. Le pion 10 comprend de plus une face latéral 70 joignant les deux faces 56,58 du pion 42. Comme représenté dans la figure 7, le pion 42 est de forme octogonale. Le pion 42 comprend la restriction 54 et deux faces 56,58 planes et parallèles entre elles. Les deux faces 56, 58 sont transversales à l'axe longitudinal X. Le pion comprend de plus une face latéral 70 comprenant deux chanfreins 80, 82 proximal 15 des deux faces 56, 58 du pion 42. Des essais concluants ont été réalisés. Les dimensions de l'alésage 34 sont un diamètre d'environ 2mm et une longueur de 10 à 15mm. Les dimensions du pion 42 sont de longueur de 1 à 4 mm de la face 56 à la face 58 et le diamètre pris au centre de la sphère est de l'ordre 2 mm 20 REVENDICATIONS: 1. Actionneur (30) électromagnétique d'un injecteur (5) de carburant diesel, l'actionneur (30) comprenant : - une bobine (32) électrique fixe pourvue d'un alésage axial, - une armature (29) magnétique mobile se déplaçant vers la bobine (32) lorsque celle-ci est électriquement alimentée et, - un dispositif (36) élastique repoussant en permanence l'armature (29) magnétique vers une position éloignée de la bobine (32), le dispositif (36) étant agencé dans l'alésage axial (X), caractérisé en ce le dispositif (36) élastique comprend un membre séparateur (42) agencé glissant de sorte à séparer l'alésage (34) en une première chambre (50) et une seconde chambre (52) et à définir une restriction de passage de fluide (54) entre la première chambre (50) et la seconde chambre (52). 2. Actionneur électromagnétique (30) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif élastique (36) comprend un premier membre (38) comprimé dans la première chambre (50) entre le fond de l'alésage (35) et une première face (56) du membre séparateur (42) et, un deuxième membre élastique (40) comprimé entre une deuxième face (58) du membre séparateur (42) et l'armature magnétique (29). 3. Actionneur électromagnétique (30) selon la revendication 2, dans lequel la première face (56) est plane et la deuxième face (58) est également plane parallèle à la première face (56), le membre séparateur (42) est également pourvu d'une face latérale (70) joignant la première face (56) à la deuxième face (58). 4. Actionneur électromagnétique (30) selon la revendication 3 dans lequel la face latérale (70) est sphérique. 5. Actionneur électromagnétique (30) selon l'une quelconque des revendications précédente, dans lequel un trou (53) réduit en son centre pour 3049325 8 former une restriction (54), le trou (53) débouchant percé au travers du membre séparateur (42). 6 Actionneur électromagnétique (30) selon la revendication 5, prise en 5 combinaison avec l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel le trou débouchant (53) débouche dans la première face (56) et la deuxième face (58). 7. Actionneur électromagnétique (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle une restriction (55) est définie par un jeu 10 annulaire (J1) compris entre le milieu de la face latérale (70) du membre séparateur (42) et l'alésage axial (34) de la bobine (32). 8. Injecteur (5) de carburant diesel comprenant un actionneur (30) électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15