Brevet FR3099211A1 — publié le 20210129

Description Titre de l'invention : Ensemble combiné de filtration et de ca- libration Domaine technique [0001] La présente invention concerne un injecteur de carburant et en particulier un injecteur de carburant destiné à une injection directe d'essence dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. [0002] ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION [0003] Les moteurs à essence à injection directe nécessitent que les injecteurs de carburant fonctionnent dans des conditions extrêmes de température et de pression. En outre, l'injecteur de carburant doit s'ouvrir et fermer très rapidement afin de fournir des cycles d'injection multi-impulsions nécessaires pour l'efficacité énergétique et les faibles émissions. [0004] Les injecteurs de carburant à injection directe actuels utilisent soit des vannes d'ouverture vers l'intérieur (de type buse ou multi-trous) en conjonction avec l'actionnement du solénoïde ou des soupapes d'ouverture vers l'extérieur en utilisant l'actionnement piézoélectrique. L'injecteur actionné par piézo-électrique à ouverture vers l'extérieur a démontré le plus grand potentiel pour réduire la consommation de carburant, mais le coût de l'actionneur piézoélectrique du conducteur est prohibitif pour les applications à volume élevé. 100051 L'actionneur piézoélectrique peut fournir une force d'ouverture élevée pour surmonter le ressort de rappel de l'aiguille nécessaire pour maintenir la vanne fermée et les forces hydrauliques élevées générées lors du fonctionnement à haute pression de l'injecteur. L'actionneur piézoélectrique fournit également une ouverture rapide de la vanne et peut réaliser une soupape variable. Cependant, les injecteurs de carburant piézoélectriques sont très coûteux à produire par rapport aux injecteurs actionnés par solénoïde et nécessitent des systèmes de contrôle complexes et coûteux pour le fonctionnement de l'actionneur piézoélectrique. 100061 En revanche, les injecteurs de carburant actionnés par un solénoïde tels que décrits dans EP1783356 sont beaucoup moins chers à produire. Cependant, les injecteurs de carburant actionnés par solénoïde connus ne peuvent pas fournir le même niveau de performance que les dispositifs actionnés par des appareils piézoélectriques, principalement en raison de la force d'ouverture inférieure réalisable par les actionneurs de solénoïde électromagnétique et l'augmentation plus lente de la force dans le temps. 100071 Les injecteurs de carburant actionnés par solénoïde connus utilisent un ressort d'armature pour assurer son retour vers sa position de repos, c'est-à-dire la fermeture 2 de l'injecteur. Le ressort d'armature est un ressort de rappel qui est agencé au-dessus d'une armature. Cependant la position du ressort d'armature n'est pas optimisée car il réduit l'entrefer entre l'armature et la pièce polaire et ainsi réduit la force magnétique disponible pour attirer l'armature. [0008] Comme il est décrit dans les figures let 2 d'un injecteur 10 existant, l'injecteur 10 comprend un actionneur 12 électromagnétique, un corps 14, une aiguille 16 comprenant une bille 18 solidaire, un ressort de calibration 20 et un ressort d'armature 22. L'actionneur 12 électromagnétique comprend une bobine fixe 24, une pièce polaire 26 et une armature 28. La méthode de fonctionnement de l'injecteur 10 non représenté comprend : [0009] -une étape de repos dans laquelle l'actionneur 12 est non alimenté, l'ensemble constitué par l'aiguille 16 et la bille 18 est au contact d'un siège et l'injecteur 10 est fermé. Tl n'y a pas d'injection de carburant. [0010] -une étape de pi-Couverture dans laquelle l'actionneur 12 est alimenté, la pièce polaire 26 attire l'armature 28, le ressort de calibration 20 et le ressort d'armature 22 sont comprimés. L'armature 28 entraine l'aiguille 16 et la bille 18 vers le haut, l'aiguille 16 et la bille 18 étant éloignées du siège et l'injecteur 10 est ouvert. Il y a injection de carburant. [0011] -une étape d'ouverture dans laquelle l'actionneur 12 est alimenté, l'armature 28 continue de se déplacer vers la pièce polaire 26, le ressort de calibration 20 et le ressort d'armature 22 continuent d'être compressés. [0012] -une étape de fermeture dans laquelle l'actionneur 12 est non alimenté, l'ensemble constitué par l'aiguille 16 et la bille 18 est au contact du siège et l'injecteur 10 est fermé. Il n'y a pas d'injection de carburant. [0013] L'injecteur 10 comprend de plus un anneau d'arrêt 30, un manchon de calibration 32 et un filtre 34. L'assemblage des différentes pièces de l'injecteur 10 en production est complexe et génère des rebuts lors du montage en particulier d'un anneau d'arrêt 30. De plus l'insertion de l'anneau d'arrêt 30 et du manchon de calibration 32 génèrent des particules qui sont sources de dégradation de l'injection en fonctionnement. Le filtre 34 est en plastique ou en mailles en acier inoxydable. De plus le filtre 34 est monté en fin de la ligne d'assemblage de l'injecteur 10 et donc on ne peut empêcher la génération de particules en amont. [0014] L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui atténuera le problème mentionné ci-dessus. Résumé de l'invention [0015] La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant une solution simple et économique qui a pour but de réduire le nombre de 3 pièces assemblées par la réalisation d'une seule pièce qui intègre le manchon de calibration, l'anneau d'arrêt. et le filtre. L'invention consiste en un ensemble combiné de filtration et de calibration d'un injecteur de carburant agencé dans un moteur à combustion interne. L'ensemble combiné de filtration et de calibration s'étend le long d'un axe longitudinal. L'ensemble combiné de filtration et de calibration comprend un manchon de calibration pourvu d'un alésage longitudinal ainsi que d'une multitude de trous de filtration. L'ensemble combiné de filtration et de calibration présente clans l'alésage un orifice calibré. De plus l'orifice calibré est réalisé par un laminage. Dans une alternative l'orifice calibré est une plaque circulaire pourvu en son centre d'un trou calibré débouchant des deux côtés La plaque circulaire est agencé clans l'alésage de l'ensemble combiné de filtration et de calibration. De plus selon l'invention une méthode de réalisation d'un ensemble combiné de filtration et de calibration comprend les étapes de réalisation suivantes : [0016] -rouler un tuhe ou déformer une plaque en tube [0017] -laminer l'orifice calibré [0018] -percer des trous de filtration à l'aide d'un laser [0019] Selon l'alternative à l'invention une méthode de réalisation comprend les étapes de réalisation suivantes : [0020] -rouler un tuhe [0021] -insérer la plaque circulaire dans le tuhe [0022] -sertir la plaque circulaire [0023] -percer des trous de calibrations à l'aide d'un laser. [0024] De plus selon l'invention un injecteur de carburant comprend un ensemble combiné de filtration et de calibration telle que décrit précédemment. Brève description des dessins [0025] 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 : [0026] La [fig.1] est une vue en coupe d'un injecteur de l'art antérieur. [0027] La [fig.2] est une vue en coupe d'un injecteur de l'art antérieur [0028] La [fig.3] est une vue en coupe d'un injecteur selon l'invention. [0029] La [fig.4] est une vue en coupe d'un ensemble combiné de filtration et de calibration selon l'invention [0030] La [fig.5] est une vue en coupe d'un injecteur nommé GDI M14 selon l'invention [0031] La [fig.6] est une vue en coupe d'un injecteur nommé GDI M12 selon l'invention [0032] La [fig.7] est une vue en coupe de la réalisation par étape de l'ensemble combiné de filtration et de calibration selon l'invention. [0033] DESCRIPTION DES MODES DE REALISATTON PREFERES [0034] L'invention est maintenant décrite en référence aux figures et dans un but de clarté et de concision de la description une orientation de haut en bas selon le sens de la figure 3 sera utilisé sans aucune intention limitative quant à l'étendue de la protection, notamment au regard des différentes installations d'un injecteur dans un véhicule. Des mots tels que « haut, bas, en dessous, en dessus, vertical, monter, descendre... » seront utilisés sans intention limitative. [0035] Comme représenté dans la figure 3, l'invention se rapporte à un injecteur 110 de carburant pour moteur à combustion interne, ici l'injecteur 110 est un injecteur essence. La description détaillera les éléments de l'invention et restera plus succincte et générale quant aux éléments environnants. [0036] Selon la figure 3, l'injecteur 110 s'étend le long d'un axe longitudinal X. L'injecteur 110 est un injecteur d'essence pour un moteur à combustion interne. L'injecteur 110 comprend un actionneur électromagnétique 112, un corps 114, une aiguille 116 avec une bille 118 solidaire de l'aiguille 116 un ressort de calibration 120 et un ressort d'armature 122 et un ensemble combiné de filtration et de calibration 130. [0037] Le corps 114 de l'injecteur 110 comprend une extrémité supérieure ouverte et une extrémité inférieure pourvu d'une busc d'injection. Le corps 114 s'étend le long de l'axe X. [0038] L'actionneur électromagnétique 112 comprend une bobine fixe 124 annulaire, une pièce polaire 126 fixe et une armature 128. L'armature 128 mobile est pourvue d'un trou axial à l'intérieur duquel l'aiguille 116 est guidée coulissante de manière axiale. [0039] L'aiguille 116 est axialement mobile dans le corps 114 entre une position fermée et une position ouverte de la buse d'injection. L'aiguille 116 comprend une première extrémité agencée avec la bille 118 et une deuxième extrémité agencée proche de la pièce polaire 126. [0040] Le ressort d'armature 122 est fixé d'une part à l'armature 128 et d'autre part à l'aiguille 116. Le ressort d'armature 122 est un ressort de traction à spires jointives à ces extrémités. Le ressort d'armature 122 est un ressort de rappel. [0041] Comme décrit dans les figures 3 et 4, l'ensemble combiné de filtration et de ca- libration 130 de l'injecteur 110 s'étend le long de l'axe longitudinal X. L'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 comprend de plus une face inférieure 132 et une face supérieure 134. Les faces inférieure 132 et supérieure 134 peuvent être utilisées comme face de réglage du ressort de calibration 120. L'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 comprend un manchon de calibration pourvu d'un alésage longitudinal et pourvu d'une multitude de trous de filtration 136. L'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 présente dans l'alésage un orifice calibré 138. L'orifice calibré 138 est une plaque circulaire pourvu en son centre d'un trou calibré débouchant des deux côtés. La plaque circulaire est agencée dans l'alésage de l'ensemble combiné de filtration et de calibration 130. L'ensemble combiné de filtration et de cal ibration 130 comprend une section de filtrage 140 comprenant les trous de filtration 136 percés au laser dans le corps d'une partie emboutie. Dans la figure 4 sont représentés un flux de carburant 144 qui indique la direction de circulation du carburant dans l'injecteur 110 dit de type GDI M14 et un flux de carburant 146 indiquant la circulation de carburant dans l'injecteur 110 dit de type GDI M16. [0042] Dans la figure 5 l'injecteur 110 nommé GDI M14. L'ensemble comhiné de filtration et de cal ibration 130 est monté avec la face inférieure 132 orienté vers le bas et agencé contre le ressort de calibration 120 tandis que la face supérieure 134 est orienté vers le haut. L'ensemble comhiné de filtration et de calibration 130 est monté serrer dans une partie supérieure de l'injecteur 110. Dans la figure 6, l'injecteur 110 nommé GDI M12 ou GDI M16. L'ensemble comhiné de filtration et de calibration 130 est monté à l'envers par rapport au montage de l'injecteur 110 décrit dans la figure 5. Dans la figure 6, la face supérieure 134 est agencé contre le ressort de calibration 120 tandis que la face inférieure 132 est agencée dans la partie haute de l'injecteur 110. L'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 est monté serrer dans une partie inférieure de l'injecteur 130, coté ressort de calibration 120. [0043] Dans une alternative non représentée de l'invention décrite dans les figures 5 et 6, la section de filtrage 140 comprenant les trous de filtration 136 percés au laser peut être réglée sur une taille d'orifice calibré 138 équivalente. L'orifice calibré 138 sert pour le flux de carburant en gérant la pelle de charge et les ondes de pression. Le diamètre du trou de filtration 136 est comrpis entre 20 pm et 25 pm et le nombre de trous de filtration est compris entre 600 à 2800 trous de filtration 136 requis pour l'orifice calibré 138 équivalent à 0,7 mm de diamètre. L'orifice calibré 138 peut être une pièce ajoutée ou une fonction intégrée créée à partir d'une restriction 142 du corps de l'ensemble combiné de filtration et de calibration 130. L'avantage est un volume de repos est créé pour la rétention de particules, minimisant ainsi le risque d'encrassement de la section du filtrage 140. Le corps de l'ensemble de combiné de filtration et de calibration 130 devrait être fabriqué en acier inoxydable avec la possibilité d'ajouter un processus de durcissement superficiel pour renforcer le composant mais également pour éviter les grippages lors de son insertion dans l'injecteur 110. [0044] Les principaux avantages attendus par l'invention sont : [0045] - des composants de base simples pouvant être réglés comme la section de filtrage 140, [0046] -la réduction des coûts attendue, [0047] -la protection contre les particules du processus d'assemblage lors du montage et du calibrage de l'injecteur 110, 6 [0048] - le volume de rétention des particules dans les deux positions de montage, [0049] - l'injecteur de carburant 110 est étalonné avec l'orifice calibré 138 réduisant l'erreur en cas d'utilisation d'une plaque à orifice après l'étalonnage. [0050] Selon la figure 7 la méthode de réalisation de l'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 de l'invention comme décrit précédemment comprend les étapes de réalisation est : [0051] -étape À : rouler un tube ou déformer une plaque en tube, [0052] -étape C : laminer l'orifice calibré 138, [0053] -percer les trous de filtration 136 à l'aide d'un laser [0054] Une alternative à la méthode de réalisation de l'ensemble combiné de filtration et de calibration 130 est décrite ci-dessous en s'appuyant sur la figure 7 et dans laquelle les étapes de réalisations sont : [0055] -étape À : rouler un tube, [0056] -étape B : insérer une plaque circulaire dans le tube et sertir la plaque circulaire, [0057] - percer des trous de filtration 136 à l'aide d'un laser. [0058] Une alternative au perçage des trous au Laser par dissolution électrochimique de la matière ou par électroformage (électroformage ou « photoetching ») [0059] LISTE DES REFERENCES UTILISEES [0060] 10 injecteur [0061] 12 actionneur [0062] 14 corps [0063] 16 aiguille [0064] 18 bille [0065] 20 ressort de calibration [0066] 22 ressort d'armature [0067] 24 bobine fixe [0068] 26 pièce polaire [0069] 28 armature [0070] 30 anneau d'arrêt [0071] 32 manchon de calibration [0072] 34 filtre [0073] 110 injecteur [0074] 112 actionneur [0075] 114 corps [0076] 116 aiguille [0077] 118 bille [0078] 120 ressort de calibration [0079] 122 ressort d'armature [0080] 124 bobine fixe [0081] 126 pièce polaire [0082] 128 armature [0083] 130 ensemble combiné de filtration et de calibration [0084] 132 face inférieure [0085] 134 face supérieure [0086] 136 trous de filtration [0087] 138 orifice calibré [0088] 140 section de filtrage [0089] 142 restriction [0090] 144 direction du carburant pour injecteur nommé GDI M14 [0091] 146 direction du carburant pour injecteur nommé GDI M16 [0092] X Axe longitudinal [0093] A rouler un tube ou déformer une plaque en tube [0094] B insérer une plaque circulaire dans le tube et sertir la plaque circulaire [0095] C laminer l'orifice calibré 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSEnsemble combiné de filtration et de calibration (130) d'un injecteur (110) de carburant agencé dans un moteur à combustion interne, l'ensemble combiné de filtration et de calibration (130) s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) et comprenant un manchon de cal ibration pourvu d'un alésage longitudinal et pourvu d'une multitude de trous de filtration (136), l'ensemble combiné de filtration et de calibration (130) présentant dans l'alésage un orifice calibré (138). Ensemble combiné de filtration et de calibration (130) selon la revendication précédente dans lequel l'orifice calibré (138) est réalisé par un laminage. Ensemble combiné de filtration et de calibration (130) selon la revendication 1 dans lequel l'orifice calibré (138) est une plaque circulaire pourvu en son centre d'un trou calibré débouchant des deux côtés, la plaque circulaire étant agencé dans l'alésage de l'ensemble combiné de filtration et de calibration (10). Méthode de réalisation d'un ensemble combiné de filtration et de calibration (130) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 dans laquelle les étapes de réalisation sont : -rouler un tube ou déformer une plaque en tube -laminer l'orifice calibré (138) -percer des trous de filtration (136) à l'aide d'un laser. Méthode de réalisation d'un ensemble combiné de filtration et de calibration (130) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3 dans laquelle les étapes de réalisation sont : -rouler un tube -insérer la plaque circulaire dans le tube -sertir la plaque circulaire -percer des trous de calibrations à l'aide d'un laser. Injecteur de carburant (110) comprenant un ensemble combiné de filtration et de calibration (130) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.