Brevet FR3050770A1 — publié le 20171103

DP-322452 1 INJECTEUR DE CARBURANT DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à un injecteur de carburant pourvu d'un dispositif de détection de la position de l'aiguille. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Un injecteur de carburant comprend classiquement une aiguille pilotée en ouverture et en fermeture en fonction de la pression régnant dans une chambre de contrôle, laquelle pression est fonction de la position d'une électrovanne de contrôle. Ces petits déplacements s'effectuent à grande vitesse et, les performances régulièrement accrues nécessitent maintenant pour un pilotage optimal un retour d'information quant à la position réelle de l'aiguille. On connait des dispositifs dans lesquels un capteur est agencé sur l'injecteur, voire un injecteur dans lequel les surfaces des composants du corps sont électriquement isolées de sorte qu'une mesure de résistance électrique puisse être réalisée entre deux éléments du corps de l'injecteur. Ces dispositifs complexes et couteux n'ont pas encore prouvés leur réalisme industriel et il convient de proposer un dispositif simple et efficace. RESUME DE L'INVENTION La présente invention se propose de résoudre au moins partiellement ces problèmes en proposant un injecteur de carburant comprenant un corps d'injecteur dans lequel sont agencés une aiguille mobile entre une position entièrement ouverte et une position fermée et, un ressort sollicitant en permanence l'aiguille vers la position fermée, l'injecteur étant agencé de sorte qu'en utilisation le corps d'injecteur soit en contact électrique avec la masse électrique. L'injecteur est de plus pourvu d'un dispositif de repérage de la position de l'aiguille dans lequel un circuit électrique est fermé lorsque l'aiguille est en position entièrement ouverte et également lorsque l'aiguille est en position fermée. L'aiguille est alors en contact électrique avec la masse électrique, le circuit étant ouvert en toute autre position intermédiaire de l'aiguille, l'aiguille n'étant pas à la masse électrique. L'invention décrit un ensemble guide haut adapté à être agencé dans un injecteur de carburant et s'étendant le long d'un l'axe longitudinal. L'ensemble guide 3050770 DP-322452 2 haut est comprimé entre un corps de buse et un corps de vanne de contrôle. L'ensemble guide haut comprend un membre guide haut ayant une base cylindrique supérieure comprenant une face latérale cylindrique, une face plane haute adaptée à être comprimé contre le corps de vanne, une face plane basse adaptée à être comprimé 5 contre le corps de buse et un alésage débouchant longitudinal agencé pour permettre à une aiguille de coulisser. L'injecteur est agencé de sorte qu'en utilisation le corps de buse soit en contact électrique avec la masse. L'ensemble guide haut est électriquement isolé entre le corps de buse et le corps de vanne. L'isolation électrique du membre guide haut est définie par une couche isolante couvrant au moins la 10 portion des faces de la base cylindrique en contact avec le corps de vanne et le corps de buse. Dans un second mode de réalisation, l'ensemble guide haut comprend de plus une première rondelle agencée entre la face plane haute et le corps de vanne et une deuxième rondelle agencée entre la face plane basse et le corps de buse. 15 Dans un troisième mode de réalisation, le membre guide haut comprend de plus une bague isolée électriquement couvrant la face latérale extérieure de la base cylindrique. Dans un premier et second mode de réalisation le membre guide haut comprend de plus un revêtement isolant électriquement. 20 Dans un quatrième mode de réalisation, la deuxième rondelle comprend un rebord montant le long de l'axe longitudinal. Dans un cinquième mode de réalisation, l'ensemble guide haut comprend la première rondelle et le membre guide haut recouvert d'une couche isolante électriquement sur la face plane basse. 25 Dans un sixième mode de réalisation, l'ensemble guide haut comprend la deuxième rondelle et le corps de vanne comprend une couche isolante sur la face inférieure à l'exception de la zone au contact avec l'extrémité supérieure de l'aiguille. De plus les rondelles et la bague sont revêtues d'une couche isolante électriquement à base de matière isolante, comme par exemple de la céramique, une 30 couche polymère. De plus le membre guide haut comprend des trous de goupille isolés en partie électriquement. 3050770 DP-322452 3 L'injecteur comprend un ensemble vanne de contrôle, un ensemble guide haut selon l'un des modes de réalisations décrit précédemment et un ensemble de buse, dans lequel l'ensemble guide haut peut comprendre au moins une goupille de positionnement ajustée entre le membre guide haut et le corps de vanne. La goupille 5 peut être aussi isolée électriquement du membre guide haut ou bien isolée électriquement uniquement du corps de vanne. La goupille comprend une âme métallique recouverte d'une couche isolante électriquement. La goupille peut aussi être intégralement en matière plastique ou tout autre matière isolante. 10 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: 15 Figure 1 est une coupe axiale de l'injecteur selon l'invention. Figure 2 est une coupe agrandie de l'invention selon le premier mode de réalisation. Figure 3 est un schéma électrique de l'invention Figure 4 une coupe du deuxième mode de réalisation. Figure 5 et Figure 6 sont des vue du dessus des rondelles selon le deuxième mode de 20 réalisation. Figure 7 est une vue isométrique du membre guide haut. Figure 8 est une coupe du troisième mode de réalisation. Figure 9 est une coupe du quatrième mode de réalisation. Figure 10 est une coupe de la goupille selon l'invention. 25 Figure 11 est une coupe de la goupille selon une alternative de l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PRÉFÉRÉS Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas est 30 choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, dessous, dessus, dessous, haut, bas ..." peuvent être utilisé sans aucune intention de limiter l'invention. Selon les figures 1 et 2, est décrit un premier mode de réalisation de l'invention se rapportant à un injecteur 10 de carburant, ici un injecteur diesel bien 3050770 DP-322452 4 que l'invention soit intégralement transposable à un injecteur essence ou de tout autre carburant ou toute autre forme liquide. La description détaillera les éléments de l'invention et restera plus succincte et générale quant aux éléments environnants. L'injecteur 10 s'étend selon un axe longitudinal X et comprend de bas en haut, 5 selon le sens conventionnel et non limitatif des figures, un ensemble de buse 12 comprenant une aiguille 14 agencée dans un corps de buse 16, un ensemble de vanne de contrôle 18 agencé dans un corps de vanne 20, un actionneur 22 agencé dans un corps d'actionneur 24. Les corps de buse 16, corps de vanne 20 et corps d'actionneur 24 sont maintenus ensemble les uns aux autres par un écrou 26 d'injecteur 10 qui 10 prend appui sur un épaulement 28 du corps de buse 16 comme décrit dans la figures 1. Comme décrit dans la figure 1, l'écrou 26 se visse sur le corps d'actionneur 24, le corps de vanne 20 étant agencé entre les deux autres corps qui sont les corps de buse 16 et corps d'actionneur 24. Les trois corps 16, 20,24 forment ensemble le 15 corps de l'injecteur 10. Comme décrit dans la figure 2, l'actionneur 22 comprenant le corps d'actionneur 24 qui est agencé au-dessus de l'ensemble de vanne de contrôle 18. Le corps d'actionneur 24 comprend un conduit 30 agencé de sorte à s'aligner sur un conduit 30 débouchant du corps de vanne de contrôle 20. Le conduit 30 du corps 20 d'actionneur 24 s'étend vers le haut dans une partie supérieure du corps d'actionneur 24 où est agencé un connecteur (non représenté). Comme décrit dans la figure 2, l'ensemble de vanne de contrôle 18 comprend une chambre de contrôle de vanne 32 agencé dans le corps de vanne 20 dans lequel est agencé un ensemble armature magnétique 34 et tige de commande 36 fixés l'un à 25 l'autre. Comme décrit dans la figure 1, l'ensemble de vanne de contrôle 18 est agencé en dessous de l'actionneur 22. Selon la figure 2, le corps de buse 16 comprend un alésage 38 axial intérieur s'étendant depuis une extrémité supérieure 40 où est agencé un ensemble guide haut 42 comprimé entre un corps de vanne 20 et le corps de buse 16, jusqu'à une extrémité 30 inférieure où est agencé un ensemble guide bas 44 et se refermant en pointe de sorte à former un siège 46 de corps de buse conique comprenant des trous d'injection 48 et agencé pour recevoir l'aiguille 14 de l'injecteur 10. Dans la partie supérieure du corps 3050770 DP-322452 5 de buse 16, une chambre de contrôle de l'aiguille 50 est défini entre l'ensemble guide haut 42, l'aiguille 14 et le corps de vanne 20. Selon la figure 2, l'aiguille 14 est agencée axialement coulissante dans l'alésage 38 du corps de buse. 5 Comme décrit dans les figures 1 et 2, l'injecteur 10 est pourvu d'un circuit de circulation de carburant qui permet d'amener du carburant haute pression via un circuit haute pression depuis un orifice d'entrée (non représenté) agencé dans une partie haute de l'injecteur 10 jusqu'aux trous d'injection 48 agencés dans une partie basse de l'injecteur 10. 10 Comme décrit dans les figures 1 et 2, lorsque l'actionneur 22 est électriquement alimenté, il attire l'armature magnétique 34 et la tige de de vanne 36 qui sont fixés ensemble, ce qui ouvre le canal d'évacuation (non représenté) et permet au carburant enfermé dans la chambre de contrôle 50 de s'évacuer vers un circuit basse pression (non représenté). Alors la pression diminue dans la chambre de 15 contrôle 50 et l'aiguille 14 se déplace dans l'alésage 38 du corps de buse vers une position ouverte PO dans laquelle une extrémité inférieure 43 de l'aiguille s'éloigne du siège 46 du corps de buse. Par voie de conséquence une extrémité supérieure 45 de l'aiguille vient au contact d'une face inférieure 47 du corps de vanne. Lorsque l'actionneur 22 n'est pas alimenté, l'ensemble armature magnétique 20 34 et tige de commande 36 est repoussé par un ressort de vanne 52 vers une position qui empêche au carburant de s'écouler vers le canal d'évacuation qui est fermé, ce qui retient le carburant à haute pression qui y arrive. Alors la pression dans la chambre de contrôle 50 remonte et l'aiguille 14 est repoussée vers le bas par un ressort 54 d'aiguille et l'extrémité inférieure 43 de l'aiguille est en contact avec le siège 46 du 25 corps de buse et l'extrémité supérieure 45 de l'aiguille est éloignée de la face inferieure 47 du corps de vanne. L'injecteur 10 comprend de plus un dispositif de détection des positions extrêmes de l'aiguille 14 dans l'injecteur. Comme décrit dans la figure 2, le dispositif est un circuit électrique permettant 30 de réaliser une mesure électrique X1 entre une cosse du connecteur (non représenté) et la masse M à laquelle se trouvent le corps de buse 16, le corps de vanne 20, le corps d'actionneur 24 et l'écrou d'injecteur 26. 3050770 DP-322452 6 Lorsque l'aiguille 14 est en position fermée PF, le circuit électrique comprend une liaison électrique qui s'étend de la cosse (non représenté) au ressort 54 d'aiguille, puis le ressort 54 d'aiguille lui-même, puis l'aiguille 14 jusqu'à l'extrémité inférieure 43 de l'aiguille et enfin le corps de buse 16 depuis le siège 46 de corps de buse 5 jusqu'à la masse M. Lorsque l'aiguille 14 est en position ouverte PO, le circuit électrique comprend une liaison électrique qui s'étend de la cosse (non représenté) au ressort 54, puis le ressort 54 lui-même, puis l'aiguille 14 jusqu'à l'extrémité supérieure 45 de l'aiguille, puis l'ensemble guide haut 42 et enfin le corps de vanne 20 depuis la face 10 inferieure 47 du corps de vanne qui est en contact avec l'extrémité supérieure 45 de l'aiguille jusqu'à la masse M. Dans ces deux positions extrêmes PO, PF, le circuit électrique est fermé et une mesure électrique peut être réalisée, ladite mesure étant significative d'une position extrême. Un cycle d'injection comprend une ouverture principale au cours de 15 laquelle l'aiguille parcours l'intégralité du déplacement entre les deux positions extrêmes. Selon la figure 3, l'injecteur 10 est schématisée selon un circuit électrique comprenant, entre la cosse (non représenté) et la masse M, l'aiguille 14 schématisée telle un interrupteur en parallèle duquel est placée une résistance d'isolation Ri. La 20 résistance d'isolation Ri a une valeur typiquement supérieure à 100 kOhms de sorte qu'en position fermée PF la résistance électrique du circuit est nulle ou très basse et, qu'en position ouverte PO la résistance électrique du circuit vaut la résistance d'isolation Ri. Comme décrit dans la figure 2, le circuit électrique est maintenant détaillé 25 dans la partie de l'ensemble guide haut 42 de l'ensemble buse de l'injecteur. Les surfaces de l'aiguille 14 susceptibles d'être en contact avec le corps de buse 16 sont isolées électriquement. Dans un premier mode de réalisation, comme décrit dans les figures 1 et 2 l'ensemble guide haut 42 comprend un membre guide haut 56 comme dans la figure 2 30 comprenant un alésage 58 débouchant axialement et traversant une base cylindrique supérieure 60 et un manchon cylindrique inférieure 62. La base cylindrique 60 s'étend vers le bas en manchon inferieure cylindrique 62 selon la figure 2 le long de l'axe longitudinal X. L'Ensemble guide haut 42 est comprimé entre le corps de buse 16 et 3050770 DP-322452 7 le corps de vanne de contrôle 20. La base cylindrique 60 du membre guide haut comprend une face latérale cylindrique 64, une face plane haute 66 adaptée à être comprimé contre le corps de vanne 20, et une face plane basse 68 adaptée à être comprimé contre le corps de buse 16. L'aiguille 14 de l'injecteur est agencé glissant 5 dans l'alésage 58 du membre guide haut. L'injecteur 10 est agencé de sorte qu'en utilisation le corps de buse 16 soit en contact électrique avec la masse (M). L'ensemble guide haut 42 est électriquement isolé du corps de buse 16 et du corps de vanne 20. L'isolation électrique du membre guide haut 56 est définie par une couche isolante 57 couvrant au moins une portion des faces 64, 66, 68 en contact avec le 10 corps de vanne 20 et le corps de buse 16. La couche isolante 57 a une épaisseur comprise entre 1 et 5 micromètres. Dans une première alternative au mode de réalisation, la couche isolante 57 peut aussi recouvrir complètement le membre guide haut 56. La couche isolante 57 peut être à base d'oxyde basique, du carbure de silicium ou d'oxyde d'aluminium par exemple. Dans une seconde alternative au mode 15 de réalisation, une couche isolante peut être déposée sur les faces du corps de buse 16 au contact du membre guide haut 56 et sur la face inférieure 47 du corps de vanne à l'exception de la zone au contact de l'extrémité supérieure 45 de l'aiguille. Dans un second mode réalisation comme décrit dans les figures 4, 5, 6 et 7, l'ensemble guide haut 42 est électriquement isolé du le corps de buse 16 et du corps 20 de vanne 20. L'ensemble guide haut 42 comprend un membre guide haut 56 , une première rondelle 70 s'étendant transversalement à l'axe principal X et agencée entre la face haute 66 du membre guide haut et le corps de vanne 20, une deuxième rondelle 72 s'étendant transversalement à l'axe principal X et agencée entre la face plane basse 68 du membre guide haut 56 et le corps de buse 16. Le membre guide haut 56 25 comprend de plus la couche isolante électrique 57. La couche 57 isolante électriquement est au moins au contact du corps de buse 16. La couche isolante 57 du membre guide haut a une épaisseur compris entre 1 et 5 micromètres. La première rondelle 70 est agencée au-dessous d'une face inférieure 47 du corps de vanne et comprend 3 orifices 76,78, 80 correspondants à une entrée haute pression 76 dite 30 aussi entrée HP et aux deux orifices 78,80 de guidage pour recevoir complémentairement deux goupilles d'orientation 82,84 isolées électriquement. Les deux rondelles 70,72 comprennent une couche isolante électriquement 74 couvrant entièrement la surface des rondelles 70,72. Les deux rondelles 70,72 sont réalisées à 3050770 DP-322452 8 partir d'une âme 73 en matériau métallique tels que l'acier ou le titane avec la couche isolante 74. La couche isolante 74 peut être à base d'oxyde basique, du carbure de silicium ou d'oxyde d'aluminium par exemple. Dans un troisième mode réalisation comme décrit dans la figure 8, l'ensemble 5 guide haut 42 est électriquement isolé entre le corps de buse 16 et le corps de vanne 20. L'ensemble guide haut 42 comprend un membre guide haut 56, la première rondelle 70 s'étendant transversalement à l'axe principal X et agencée entre la face haute 66 du membre guide haut et le corps de vanne 20, la deuxième rondelle 72 s'étendant transversalement à l'axe principal X et agencée entre la face plane basse 10 68 du membre guide haut et le corps de buse 16 et une bague extérieure 86 montée extérieurement sur la face latérale 64 de la base 60 cylindrique extérieure. La bague 86 est recouverte de la couche isolante électriquement 74. Dans un quatrième mode réalisation comme décrit dans la figure 9, l'ensemble guide haut 42 comprend un membre guide haut 56, la première rondelle 15 70, la deuxième rondelle 72 comprenant un rebord 88 remontant le long de l'axe longitudinal X. Le rebord 88 vient recouvrir la face plane basse 68 et une portion de la face latéral 64 de la base cylindrique 60. Dans une alternative au quatrième mode de réalisation (non représenté), l'ensemble guide haut 42 comprend la première rondelle 70 comprenant un rebord descendant le long de l'axe longitudinal X et la deuxième 20 rondelle 72. Dans une cinquième mode de réalisation (non représenté), l'ensemble guide haut 42 comprend la première rondelle 70 et le membre guide haut 56 recouvert d'une couche isolante électriquement sur la face plane basse 68. Dans un sixième mode de réalisation (non représenté), l'ensemble guide haut 25 42 comprend la deuxième rondelle 72 et le corps de vanne 20 recouvert d'une couche isolante électriquement sur la face inférieure 47 à l'exception de la zone au contact avec l'extrémité supérieure 45 de l'aiguille. Pour les six modes de réalisation, selon les figures 7, 10 et 11, l'isolation électrique doit être assurée au contact du corps de vanne 20. L'ensemble guide haut 30 42 comprend le membre guide haut 56 qui est pourvu de deux orifices 90 excentrés agencés dans la face plane haute 66 pour recevoir complémentairement les deux goupilles d'orientation 82,84 pour le positionnement du corps de vanne de contrôle 20. Les goupilles d'orientation 82, 84 sont prévues pour être insérées en force dans 3050770 DP-322452 9 les deux orifices excentrés 90. Selon la figure 10, la goupille d'orientation 82,84 comprend une âme métallique 85 recouvert entièrement d'une couche 74 isolée électriquement. L'âme 85 de la goupille d'orientation 82,84 peut être aussi en matière plastique isolée 5 électriquement, ou en matière métallique surmoulé d'une matière plastique isolée électriquement, ou en matière à base de bois isolé électriquement. Selon la figure 11, la goupille d'orientation 82,84 comprend une âme métallique 85 recouvert au moins sur une portion de la surface de la couche 74 isolée électriquement qui est agencé pour être en contact avec l'ensemble guide haut 42 (non représenté). La portion de la 10 surface de la goupille 82,84 au contact du corps de vanne 20 n'est pas revêtu d'un revêtement isolé électriquement. Les références suivantes ont été utilisées dans la description : 10 injecteur 15 12 ensemble de buse 14 aiguille 16 corps de buse 18 ensemble de vanne de contrôle 20 corps de vanne 20 22 actionneur 24 corps d'actionneur 26 écrou 28 épaulement 30 conduit 25 32 chambre de contrôle 34 armature magnétique 36 tige de commande 38 alésage du corps de buse 40 extrémité supérieure 30 42 ensemble guide haut 43 extrémité inférieure de l'aiguille 44 ensemble guide bas 45 extrémité supérieure de l'aiguille 3050770 DP-322452 10 46 siège de corps de buse 47 face inferieure du corps de vanne 48 trous d'injection 50 chambre de contrôle du guide haut 5 52 ressort de vanne 54 ressort d'aiguille 56 membre guide haut 57 couche isolante du membre guide haut 58 alésage de l'ensemble guide haut 10 60 base supérieure de l'ensemble guide haut 62 manchon inférieure 64 face latérale 66 face plane haute 68 face plane basse 15 70 première rondelle 72 deuxième rondelle 73 âme de rondelle 74 couche isolante 76 trou HP 20 78 orifice de guidage de la première rondelle 80 orifice de guidage de la première rondelle 82 goupille d'orientation 84 goupille d'orientation 85 âme de la goupille 25 86 bague extérieure cylindrique 88 rebord 90 orifice du membre guide haut 100 calculateur X Axe longitudinal 30 X1 Mesure électrique PO Position ouverte PF Position fermée M masse électrique REVENDICATIONS1. Ensemble guide haut (42) adapté à être agencé dans un injecteur (10) de carburant et s'étendant le long d'un l'axe longitudinal (X), comprimé entre un corps de buse (16) et un corps de vanne de contrôle (20), l'ensemble guide haut (42) comprenant un membre guide haut (56) ayant une base cylindrique supérieure comprenant (60) une face latérale (64) cylindrique, une face plane haute (66) adaptée à être comprimé contre le corps de vanne (20), une face plane basse (68) adaptée à être comprimé contre le corps de buse (16) et un alésage (58) débouchant longitudinal agencé pour permettre à une aiguille (14) de coulisser, l'injecteur (10) étant agencé de sorte qu'en utilisation le corps de buse (16) soit en contact électrique avec la masse (M), caractérisé en ce que l'ensemble guide haut (42) est électriquement isolé entre le corps de buse (16) et le corps de vanne (20). 2. Ensemble guide haut (42) selon la revendication précédente dans lequel l'isolation électrique du membre guide haut (56) est définie par une couche isolante (57) couvrant au moins la portion des faces (64,66, 68) de la base cylindrique (60) en contact avec le corps de vanne (20) et le corps de buse (16). 3. Ensemble guide haut (42) selon la revendication 1 ou 2 comprenant de plus une première rondelle (70) agencée entre la face plane haute (66) et le corps de vanne (20) et une deuxième rondelle (72) agencée entre la face plane basse (68) et le corps de buse (16). 4. Ensemble guide haut (42) selon la revendication 3, dans lequel le membre guide haut (42) comprend de plus une bague (86) isolée électriquement couvrant la face (64) latérale extérieure de la base cylindrique (60). 30 5. Ensemble guide haut (42) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le membre guide haut (56) comprend de plus une couche isolante électriquement (57). 25 3050770 12 6. Ensemble guide haut (42) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la deuxième rondelle (72) comprend un rebord (88) montant le long de l'axe longitudinal (X). 5 7. Ensemble guide haut (42) selon la revendication 4, dans lequel les rondelles (70,72) et la bague (86) sont revêtues d'une couche (74) isolante électriquement. 8. Ensemble guide haut (42) selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, dans lequel le membre guide haut (56) comprend des trous de goupille (82,84) isolés électriquement. 9. Injecteur (10) comprenant un ensemble vanne de contrôle (18), un ensemble guide haut (42) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 et un ensemble de buse (12), dans lequel l'ensemble guide haut (42) comprend au moins une goupille de positionnement (82,84) ajustée entre le membre guide haut (56) et le corps de vanne (20), caractérisée en ce que la goupille (82,84) est isolée électriquement du corps de vanne (20). 20 10. Injecteur (10) selon la revendication 9, dans lequel la goupille (82,84) comprend une âme métallique (85) recouverte de la couche isolante électriquement (74). 2 5 11. Injecteur (10) selon la revendication 9, dans lequel la goupille (82,84) est en matière plastique.