Brevet FR3070760A1 — publié le 20190308

DP-324078 DISPOSITIF DE MESURE DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à un injecteur de carburant et plus particulièrement à un dispositif de mesure d'une soupape de commande d'injecteur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Des systèmes d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne comprennent une pluralité d'injecteurs de carburant agencée pour émettre un jet atomisé de carburant à haute pression dans une chambre de combustion du moteur. L'injecteur de carburant comprend une aiguille d'injection. L'aiguille est mobile à l'intérieur d'un 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 d'injecteur se produit rapidement, en utilisation, lors des injections de carburant. 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 appelé aussi tige de vanne, les deux éléments étant fixés et formant une soupape de commande ou appelé communément valve. 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. La soupape de commande laisse alors passer un volume de carburant venant de la chambre de commande haute pression vers le circuit de retour de fuite. Le volume de carburant correspond ainsi au carburant en excès et non utilisé pour l'injection. Il est important de pouvoir caractériser le fonctionnement de la soupape de commande en développement et en validation. Les mesures de caractérisation de la soupape de commande se font aujourd'hui à la pression atmosphérique ce qui n'est pas représentatif du fonctionnement de l'injecteur puisque le circuit de retour de fuite est en dépression. On parle de dépression 2 quand la pression absolue est inférieure à la pression atmosphérique. La pression relative est négative dans le cas d'une dépression. L'objet de la présente invention est de fournir une mesure qui soit représentative de la fonctionnalité de la soupape de commande. 5 RE SUME DE L'INVENTION La présente invention résout les problèmes ci-dessus mentionnés en proposant un dispositif de caractérisation hydrauliques d'une soupape de commande pour un injecteur diesel de système d'injection de carburant de 10 véhicule. Les caractéristiques hydrauliques définissent les caractéristiques physiques qui traitent des applications pratiques d'un liquide en mouvement comme le carburant par exemple. En l'occurrence la soupape de commande va être caractérisée par une masse mesurée pendant un temps constant correspondant au débit de fuite du carburant sortant de l'injecteur lors de l'ouverture de la 15 soupape. Ainsi en connaissant la densité du carburant, la mesure de la masse du carburant permet de connaitre le débit de fuite. Le dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques comprend : - un tube de retour de fuite, - une éprouvette de mesure agencée dans une première enceinte sous 20 vide, l'éprouvette de mesure agencée pour récupérer le carburant du tube de retour de fuite, - un premier instrument de mesure de masse agencé dans une première enceinte sous vide, le premier instrument de mesure de masse étant adapté pour mesurer la masse de l'éprouvette de mesure, 25 - un réservoir de récupération de carburant agencé dans une deuxième enceinte sous vide, le réservoir de récupération étant agencé pour recevoir le carburant provenant de l'éprouvette de mesure, - une pompe de vidange agencée dans la deuxième enceinte sous vide, - une électrovanne agencée entre l'éprouvette de mesure et la pompe de 30 vidange, - une pompe d'aspiration pour réaliser la dépression dans la première et la deuxième enceinte sous vide et, 3 - des valeurs analogiques de mesures de masse de carburant mesurées par le premier instrument de mesure de masse, les valeurs analogiques sont envoyées vers des sorties analogiques afin d'être analysées. Dans le premier mode de réalisation le premier instrument de mesure de 5 masse est une première balance de pesée. Dans une alternative au premier mode de réalisation, la première enceinte sous vide et la deuxième enceinte sous vide forment une seule enceinte sous vide. Dans un deuxième mode de réalisation, une deuxième balance de pesée est agencée pour mesurer la masse du réservoir de récupération, les valeurs 10 analogiques de mesures de masse du réservoir de récupération sont envoyées vers des sorties analogiques afin d'être analysées. Une méthode de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande décrivant les modes de réalisation comprenant les étapes : a) pourvoir l'injecteur de carburant, le tube de retour de fuite, la première 15 enceinte sous vide, l'éprouvette de mesure, la première balance de pesée, la deuxième enceinte sous vide, le réservoir de récupération, la pompe d'aspiration, la pompe de vidange, b) relier le tube de retour de fuite à l'injecteur de carburant, c) poser l'éprouvette de mesure sur le premier instrument de mesure de 20 masse, l'éprouvette de mesure et la première balance de pesée étant agencées dans la première enceinte sous vide, d) poser le réservoir de récupération dans la deuxième enceinte sous vide, e) relier l'éprouvette de mesure au réservoir de récupération au travers d'une pompe de vidange, 25 f) brancher la pompe d'aspiration pour réaliser la dépression dans la première et la deuxième enceinte sous vide, e) mesurer la masse de l'éprouvette de mesure vide et enregistrer la mesure, g) lancer un calculateur pour ouvrir et fermer l'injecteur de carburant, 30 h) récupérer le carburant dans l'éprouvette de mesure et mesurer la masse de l'éprouvette de mesure et la masse du carburant récupéré à l'aide du premier instrument de mesure de masse, 4 i) envoyer les données de mesure de masse faites par le premier instrument de mesure de masse de l'étape h) vers des sorties analogiques afin d'être analysées. 5 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 figures annexées, donnés à titre d'exemple non limitatif: - La figure 1 est une vue en coupe d'un injecteur de carburant selon 10 l'invention - La figure 2 est une vue schématique du dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande d'injecteur selon l'invention. 15 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES L'invention est maintenant décrite en référence aux figures en annexe. Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas est choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, dessous, dessus, dessous ..." peuvent être utilisé sans aucune intention de limiter 20 l'invention. Selon la figure 1 est représenté un injecteur de carburant 10. L'injecteur comprend une aiguille 12 coulissante dans un alésage 14. L'alésage 14 prend la forme d'un trou borgne ménagé dans un corps de buse 16. L'alésage 14 est alimenté en carburant sous haute pression. L'aiguille 12 comprend une surface 25 exposée à la pression de carburant dans une chambre de commande haute pression 18. La chambre de commande haute pression 18 est alimentée en carburant sous haute pression à partir d'un passage d'alimentation dimensionné de telle sorte que le carburant est seulement autorisé à s'écouler vers la chambre de commande haute pression 18 avec un débit réduit. Le mouvement de l'aiguille 12 est contrôlé 30 à l'aide de deux chambres, la chambre de commande à haute pression 18 et une chambre à basse pression 20, qui communique avec un réservoir de vidange à basse pression. Dans la chambre à basse pression 20 est agencé une soupape de 5 commande 22. La soupape de commande comprend une armature 24 et une tige de soupape 26, les deux éléments étant fixés ensemble. Lorsque débute l'injection, un actionneur 28, est alimenté électriquement lors de l'étape d'ouverture, ce qui engage la soupape de commande 22, situé dans 5 la chambre à basse pression 20 à se déplacer vers le haut contre l'action d'un ressort à bobine de l'actionneur 28, soulevant la tige de soupape 26 loin de son siège. En conséquence, le carburant peut s'échapper de la chambre de commande haute pression 18 vers la chambre à basse pression 20. La chambre à basse pression 20 est reliée hydrauliquement avec le réservoir à basse pression par un 10 circuit de retour de fuite (non représenté sur les figures). Comme représenté dans les figures 1 et 2, un montage du dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques de la soupape de commande 22 est une mesure de caractérisation de la soupape de commande 22. Le dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques de la soupape de commande 22 comprend un 15 injecteur de carburant 10, un tube de retour de fuite 30, une première enceinte sous vide 32, une pompe d'aspiration 34 pour réaliser une dépression, une éprouvette de mesure 36, un premier instrument de mesure de masse 38, une pompe de vidange 40, une électrovanne 48, un réservoir de récupération 42 et une deuxième enceinte sous vide 44. L'injecteur 10 est un composant dont on va 20 caractériser le fonctionnement de la soupape de commande 22. Selon la figure 1, Le premier instrument de mesure de masse 38 est une balance de pesée 38 que l'on appellera aussi première balance de pesée 38 dans la description. La méthode de mesure du dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques de la soupape de commande 22 consiste à mesurer la quantité de carburant qui passe dans le 25 circuit de retour de fuite lorsque l'injecteur 10 injecte le carburant dans la chambre de combustion du moteur, ce qui fait s'échapper du carburant de la chambre de commande haute pression 18 vers la chambre à basse pression 20. La soupape de commande 22 se déplace vers le haut dans la chambre à basse pression 20 et laisse alors s'échapper le carburant vers le circuit de retour de fuite. La 30 méthode de mesure de la soupape de commande 22 consiste donc à mesurer la quantité de carburant récupérée à chaque ouverture de la soupape de commande 22 de l'injecteur 10 à mesurer. La pression d'injection par exemple appliquée sur l'injecteur est de 2200 bars. Le pulse électrique de pilotage de l'injecteur 10 est 6 par exemple de 5 microsecondes. La plage de pulse électrique qui sera utilisée pour les mesures sera compris entre 5 microseconde à 1600 microsecondes. La mesure est réalisée au moins deux cents fois afin de cumuler une masse suffisante pour la caractérisation de la soupape de commande 22. Chaque ouverture a une 5 fréquence de 20 Hz soit toutes les 0,05 secondes. Lorsque la soupape de commande 22 s'ouvre, le tube de retour de fuite 30 se vide dans l'éprouvette de mesure 36 qui est agencée dans la première enceinte sous vide 32. L'éprouvette de mesure 36 repose sur le premier instrument de mesure de masse 38, ici la première balance de pesée 38. La première enceinte sous vide 32 est en dépression, par 10 exemple de -0,7 bars, soit 300 mbar en pression dite absolue. La dépression est réalisée par la pompe d'aspiration 34. La mesure du volume de carburant présent dans l'éprouvette de mesure 36 est envoyée à une sortie analogique pour ensuite être traitée sur un calculateur 46. A chaque mesure de caractérisation de la soupape de commande 22, la 15 masse récupérée de carburant dans l'éprouvette de mesure 36 est envoyée dans le réservoir de récupération 42 à l'aide de l'électrovanne 48 et de la pompe de vidange 40. L'électrovanne 48 est agencée entre l'éprouvette de mesure L'électrovanne 48 est pilotée par le calculateur 46. Le déclenchement de la vidange est réalisé automatiquement par un logiciel de mesure. La fonction 20 proprement dite de la vidange du carburant est assurée par la pompe de vidange 40 dont le fonctionnement en position marche est synchronisé avec l'électrovanne 48 en position ouverte. Le temps de vidange est défini pour garantir une vidange totale de l'éprouvette de mesure 36. Le réservoir de récupération 42 et la pompe de vidange 40 sont agencés dans la deuxième enceinte sous vide 44. La deuxième 25 enceinte sous vide 44 est en dépression, le vide étant de 300 mbar de pression absolue. Le vide de la deuxième enceinte sous vide 44 est réalisé par la pompe d'aspiration 34. Dans une alternative au mode de réalisation précédent la première enceinte sous vide 32 et la deuxième enceinte sous vide 44 forment une seule 30 enceinte sous vide. Dans ce mode de réalisation il n'y a plus qu'une seule enceinte sous vide. Dans un deuxième mode de réalisation (non représenté) du dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques de la soupape de commande 22, un 7 deuxième instrument de mesure de masse est agencé pour mesurer la masse du réservoir de récupération 42. Le deuxième instrument de mesure de masse peut être une balance de pesée que l'on appellera aussi deuxième balance de pesée. Le deuxième instrument de mesure de masse est agencé dans la deuxième enceinte 5 sous vide 44. La mesure de masse faite par le deuxième instrument de mesure correspond à la somme des masses mesurées avec la première balance de pesée 38. Dans une alternative au deuxième mode de réalisation, la première enceinte sous vide 32 et la deuxième enceinte sous vide 44 forment une seule 10 enceinte sous vide. Dans ce mode de réalisation il n'y a plus qu'une seule enceinte sous vide. Les références suivantes ont été utilisées dans la description: 10 injecteur 12 aiguille 14 alésage 16 corps de buse 18 chambre de commande haute pression 20 chambre à basse pression 22 soupape de commande 24 armature 26 tige de soupape 28 actionneur 30 tube de retour de fuite 32 première enceinte sous vide 34 pompe d'aspiration REVENDICATIONS: 1. Dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande (42) pour injecteur diesel de système d'injection de carburant de véhicule, le dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques comprenant : - un tube de retour de fuite (30), - une éprouvette de mesure (36) agencée dans une première enceinte sous vide (32), l'éprouvette de mesure (36) agencée pour récupérer le carburant du tube de retour de fuite (30), - un premier instrument de mesure de masse (38) agencé dans une première enceinte sous vide (32), le premier instrument de mesure de masse (38) étant adapté pour mesurer la masse de l'éprouvette de mesure (36), - un réservoir de récupération (42) de carburant agencé dans une deuxième enceinte sous vide, le réservoir de récupération (42) étant agencé pour recevoir le carburant provenant de l'éprouvette de mesure (36), - une pompe de vidange (40) agencée dans la deuxième enceinte sous vide 44), - une électrovanne (48) agencée entre l'éprouvette de mesure (36) et la pompe de vidange (40), -une pompe d'aspiration (34) pour réaliser la dépression dans la première (32) et la deuxième enceinte sous vide (44) et, - des valeurs analogiques de mesures de masse de carburant mesurées par le premier instrument de mesure de masse (38), les valeurs analogiques sont envoyées vers des sorties analogiques afin d'être analysées. 2. Dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande (42) selon la revendication précédente, dans lequel le premier instrument de mesure de masse (38) est une première balance de pesée (38). 3. Dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande (42) selon la revendication 1 ou 2, dans lesquels la première enceinte sous vide (32) et la deuxième enceinte sous vide (44) forment une seule enceinte sous vide. 9 4. Dispositif de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande (42) selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 dans lequel un deuxième balance de pesée est agencée pour mesurer la masse du réservoir de récupération (42), les valeurs analogiques de mesures de masse du réservoir de 5 récupération (42) sont envoyées vers des sorties analogiques afin d'être analysées. 5. Méthode de mesure des caractéristiques hydrauliques d'une soupape de commande (42) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant les étapes : 10 a) pourvoir l'injecteur (10) de carburant, le tube de retour de fuite (30), la première enceinte sous vide (32), l'éprouvette de mesure (36), la première balance de pesée (38), la deuxième enceinte sous vide (44), le réservoir de récupération (42), la pompe d'aspiration (34), la pompe de vidange (40), b) relier le tube de retour de fuite (30) à l'injecteur de carburant (10), 15 c) poser l'éprouvette de mesure (36) sur le premier instrument de mesure (38), l'éprouvette de mesure (36) et la première balance de pesée (38) étant agencées dans la première enceinte sous vide (32), d) poser le réservoir de récupération (42) dans la deuxième enceinte sous vide (44), 20 e) relier l'éprouvette de mesure (36) au réservoir de récupération (42) au travers d'une pompe de vidange (40), f) brancher la pompe d'aspiration (34) pour réaliser la dépression dans la première et la deuxième enceinte sous vide (32,34), e) mesurer la masse de l'éprouvette de mesure (36) vide et enregistrer la 25 mesure, g) lancer un calculateur (46) pour ouvrir et fermer l'injecteur (10) de carburant, h) récupérer le carburant dans l'éprouvette de mesure (36) et mesurer la masse de l'éprouvette de mesure (36) et la masse du carburant récupérée à l'aide 30 du premier instrument de mesure de masse (38), i) envoyer les données de mesure de masse faites par le premier instrument de mesure de masse (38) de l'étape h) vers des sorties analogiques afin d'être analysées.