Brevet FR3095479A1 — publié le 20201030

Description Titre de l'invention : Ensemble de buse Domaine technique [0001] La présente invention concerne généralement le domaine des injecteurs de [0002] carburant et plus précisément un injecteur équipé d'un moyen de détection de la position de l'aiguille. Technique antérieure [0003] Un injecteur de carburant comprend classiquement une aiguille pilotée en ouverture et en fermeture en fonction de la pression régnant dans une chambre de commande, laquelle pression est fonction de la position d'une électrovanne de commande. 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. [0004] On tonnait des dispositifs dans lesquels un capteur est agencé sur l'injecteur, voire un injecteur dans lequel certaines surfaces des composants du corps sont pourvues de revêtements résistifs de sorte qu'une mesure de résistance électrique puisse être réalisée entre deux éléments de l'injecteur. [0005] Pour améliorer l'injection de carburant diesel dans les cylindres d'un moteur à combustion interne, une stratégie de boucle fermée est mise en oeuvre dans laquelle une unité de commande reçoit un signal relatif à la position de l'aiguille de l'injecteur de carburant. Plusieurs dispositifs d'interrupteurs électriques ont été conçus en utilisant l'extrémité de l'aiguille et la face d'appui complémentaire pour établir un contact électrique. [0006] Lc dispositif d'interrupteur électrique appelé « [CL » l'acronyme anglais de « in jecior closed loop » qui veut dire boucle fermée d'injecteur est basé sur le fait que le circuit électrique de commutation est en série avec des résistances de tirage, alimentées par une tension continue. La résistance de [injecteur est liée à la position de [aiguille de l'injecteur et change en fonction de la position de l'aiguille et du contact physique entre l'aiguille et un corps de la buse ou avec un ensemble de vanne de contrôle d'injecteur. [0007] Dans l'art antérieur, comme décrit dans la figure 1, un injecteur 10 comprend un ensemble de vanne de contrôle (non représenté) et un ensemble de buse 12. L'ensemble de buse 12 comprend un corps de buse 14. L'injecteur 10 comprend un circuit haute pression comprenant un conduit 16 débouchant aux deux extrémités et agencé à l'intérieur d'un membre de vanne 18 du corps de buse 14 de l'ensemble de buse 12. Le membre de vanne 18 est appelé aussi aiguille 18. Le conduit 16 du circuit 2 haute pression comprend de plus une restriction 20. La restriction 20 est appelée communément NPO qui est l'acronyme anglais de « Nozzle Path Orifice » qui veut dire orifice du passage vers le corps de buse. La restriction 20 permet d'améliorer la fermeture de l'injecteur 10. La restriction 20 a un diamètre d'environ 1 mm. [0008] Lors de l'ouverture de l'injecteur 10, le dispositif d'interrupteur électrique comprenant le circuit électrique de commutation détecte la position de l'aiguille 18 qui se sépare d'un siège 22 du corps de busc 14. L'aiguille 18 comprend un guide bas 24 et un guide milieu 26. De plus l'aiguille 18 est guidée à une première extrémité par un guide haut 28 et à une deuxième extrémité par le guide bas 24. La détection de l'ouverture de l'injecteur 10 est quelque fois peu fiable du fait que l'ouverture est encore à ses débuts (quelques microns de levé de l'aiguille 18 du siège 22) et qu'un phénomène de cavitation apparait entre l'aiguille 18 et le corps de buse 14 créant une détection instable d'ouverture de l'injecteur 10 qui présente une succession d'ouverture suivi d'une fermeture et puis d'une ouverture lors de la montée de l'aiguille 18. En fait la distance séparant l'aiguille 18 et le siège 22 du corps de busc 14 est insuffisante pour être détectée comme une ouverture du contact électrique. Le champ électrique est toujours présent et maintient une conductivité électrique qui rend le carburant polarisé sur une couche de quelques microns. Autre phénomène observé lors de l'ouverture de l'injecteur 10 est la montée asymétrique de l'aiguille 18 quittant le siège 22 du corps de busc 14 et ayant une partie de l'extrémité en cône en contact avec le siège 22 et une autre partie du cône se soulevant de son siège. Ces phénomènes sont à l'origine de l'instabilité du signal de détection de l'ouverture du dispositif d'inten-upteur électrique dit «ICL» par l'unité de commande. Comme décrit dans la figure 3, le phénomène montre cette instabilité par la courbe 1 qui mesure la tension au moment de l'ouverture de l'injecteur 10. Le signal présente un pic de détection d'ouverture mécanique (montée asymétrique de l'aiguillé18) puis suivi de l'ouverture de l'injecteur 10. La courbe 2 correspond à la montée de l'aiguille 18 sans instabilité et que l'on veut obtenir. [0009] L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui résout ces incon- vénients. Résumé de l'invention [0010] Un des buts de l'invention est de fournir une solution aux phénomènes d'instabilité du signal de détection. Un ensemble de buse d'un injecteur de carburant s'étendant le long d'un axe longitudinal comprend : [0011] - un corps de buse pourvu un alésage axial définissant une paroi cylindrique présentant une face interne périphérique cylindrique de révolution autour de l'axe longitudinal et, 3 100121 - un membre de vanne agencé coulissant et guidé dans l'alésage axial par un guide haut et un guide bas. Le membre de vanne a un corps de section cylindrique dont une zone a une section augmentée par rapport à celle du corps. La ladite zone forme une collerette pourvue de plusieurs conduits de passage de passage permettant au carburant de passer d'un côté à l'autre de la collerette. Chaque conduit de passage définit une restriction de sorte que ladite collerette forme un amortisseur du membre de vanne. L'amortisseur comprend N conduits de passage. De plus les conduits de passage sont angulairement équidistants par rapport à l'axe longitudinal. Un angle égal à 360/N sépare deux conduits de passage adjacents de sorte que la résultante des forces générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits de passage est nulle. Dans une première alternative de réalisation l'amortisseur comprend deux conduits de passage symétrique l'un de l'autre et un angle de 180 degrés par rapport à l'axe longitudinal les sépare. De plus La résultante des deux forces latérales générées en utilisation par le carburant dans les conduits de passage est nulle. Dans une deuxième alternative de réalisation, l'amortisseur comprend trois conduits de passage et un angle de 120 degrés par rapport à l'axe longitudinal les sépare. La résultante des trois forces latérales générées en utilisation par le carburant dans les conduits de passage est nulle. Dans un autre mode de réalisation, les conduits de passage ont une intersection commune. Comme décrit dans les modes de réalisation précédents mentionnés ci-dessus, chaque conduit de passage comprend un premier tronçon et un deuxième tronçon non aligné et formant un angle avec le premier tronçon. Brève description des dessins [0013] 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 : [0014] [fig.1] est une vue en coupe d'une injecteur de l'art antérieur, [0015] [fig.2] représente un vue agrandit en coupe d'un conduit de passage avec la res- triction de l'injecteur selon l'art antérieur, [0016] [fig.3] est une courbe de mesure de détection de l'ouverture, [0017] [fig.4] est une vue en coupe de l'injecteur selon l'invention, [0018] [fig.5] est une vue agrandie du conduit de passage selon l'invention, [0019] [fig.6] est une vue de dessus d'un amortisseur selon un mode de réalisation. Description des modes de réalisation 100201 L'invention est maintenant décrite en référence aux figures et dans un 100211 but de clarté et de concision de la description une orientation de haut en bas selon le sens de la figure 1 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. [0022] Comme décrit dans les figures 4, 5 et 6, un injecteur 100 s'étend le long d'un axc longitudinal X. L'injecteur 100 comprend un ensemble de vanne de contrôle et un ensemble de busc 112. L'ensemble de busc 112 comprend un corps de buse 114. L'injecteur 100 comprend un circuit haute pression comprenant un conduit de passage 116, le conduit de passage 116 débouchant aux deux extrémités et agencé à l'intérieur d'un membre de vanne 118. L'ensemble de busc 112 s'étend le long de l'axe longitudinal X. L'ensemble de busc 112 comprend de plus le membre de vanne 118. Le membre de vanne 118 est appelé aussi aiguille 118. Le conduit de passage 116 du circuit haute pression comprend de plus une restriction 120. La restriction 120 est appelée communément NPO qui est l'acronyme anglais de « Nozzle Path Orifice » qui veut dire orifice du passage vers le corps de busc 114. La restriction 120 permet d'améliorer la fermeture de l'injecteur 100. La restriction 120 a un diamètre d'environ 1 mm et permet d'avoir un débit de l'ordre de 1,5 litres par minute. [0023] Le corps de busc 114 comprend un alésage axiale 122 définissant une paroi cy- lindrique de section 5114 dans le voisinage du conduit de passage 116. La paroi cylindrique présente une face interne 124 périphérique cylindrique de révolution autour de l'axe longitudinal X. [0024] Le membre de vanne 118 est agencé coulissant le long de l'axe longitudinal X dans l'alésage axiale 122. Le membre de vanne 118 s'étend axialement d'une première extrémité 126 à une deuxième extrémité 128 et comprend un corps 130 de section cylindrique S130 inférieure à la section S114 du corps de buse 114 de sorte à définir un espace annulaire 131 entre le membre de vanne 118 et la face intérieure 124 de l'alésage axiale 122. Le membre de vanne 118 est guidé dans l'alésage axiale 122 par un guide haut 132 agencé au voisinage de la première extrémité 126, un guide bas 134 agencé au voisinage de la deuxième extrémité 128. Le membre de vanne 118 comprend de plus un amortisseur 138 agencé entre le guide bas 134 et le guide haut 132. L'amortisseur 138 est une zone dans le corps 130 du membre de vanne 118 dont la section S138 est augmentée par rapport à la section cylindrique S130 du corps 130 de sorte à définir une face externe 136 agencé contre la face interne 124 du corps de buse 114 de sorte à minimiser le jeu entre les deux faces 136,124. De plus la section S138 de la zone de l'amortisseur 138 forme une collerette pourvu de plusieurs N conduits de passage 116 permettant au carburant de passer d'un côté à l'autre de la collerette. Chaque conduit de passage 116 définit la restriction 120 de sorte que ladite collerette forme l'amortisseur 138 du membre de vanne. Chaque conduit de passage 116 comprend un premier tronçon agencé dans la partie supérieure et un deuxième tronçon non aligné agencé dans la partie inférieure et formant un angle avec le premier tronçon. Le premier tronçon du conduit de passage forme un angle avec le deuxième tronçon comme on le voit dans la figure 4. [0025] Les conduits de passage 116 sont angulairement équidistants par rapport à l'axe lon- gitudinal X et un angle A égal à 360/N sépare deux conduits de passage 116 adjacents de sorte que la résultante FR des forces (F1, F2 FN) générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits de passage 116 est nulle. [0026] L'amortisseur 138 délimite un espace amont et un espace aval et a pour rôle de ralentir l'ouverture et d'accélérer la fermeture de l'injecteur 100. Dans l'amortisseur 138 sont agencés au moins deux conduits de passage 116. L'ensemble de buse 112 comprend l'amortisseur 138 avec N conduits de passage 116 (non représentés) dont la résultante FR des N forces latérales Fl, F2, FN générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits de passage 116 est nulle. Chaque conduit de passage 116 forme un angle A de 360/N degrés avec le conduit de passage 116 voisin par rapport à l'axe longitudinal X. La résultante FR des N forces latérales Fl, F2, ..., FN générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits (116) s'écrit : [0027] [Math .1] FR = Somme (F1, F2, F3, ..., FN) (FI, , Fl - F2 + F3 + +FN = 0 [0028] Dans une première alternative de réalisation décrit par les figures 4, 5 et 6, l'amortisseur 138 comprend deux conduits de passage 116 débouchant de part et d'autre de l'amortisseur 138. Le conduit de passage 116 définit la restriction 120 permettant en utilisation le passage du carburant. Chaque conduit de passage 116 comprend un premier tronçon agencé dans la partie supérieure et compremun la restriction 120 et un deuxième tronçon non aligné agencé dans la partie inférieure et formant un angle avec le premier tronçon. Chaque conduit de passage 116 forme un angle A de 360/N degrés où N= 2 c'est-à-dire un angle A de 180 degrés avec le conduit de passage 116 voisin par rapport à l'axe longitudinal X de sorte que la résultante FR des forces latérales FI, F2, .', EN générées en utilisation dans chacun des conduits de passage (116) est nulle. Dans les figures 5 et 6 sont représentées l'amortisseur 138 comprenant deux conduits de passage 116 symétriques l'un à l'autre avec l'angle A de 180 degrés par rapport à l'axe longitudinal X les séparant. La résultante FR des deux forces latérales FI, F2 générées en utilisation par le passage du carburant dans les deux conduits de passage 116 est nulle. 100291 La résultante FR des dites forces latérales FI, F2 est nulle et s'écrit : 100301 IMath.21 FR Somme (F1, F2) - >1. (171, F2) F11-1:2 0 [0031] Dans une deuxième alternative de réalisation, l'amortisseur 138 comprend trois conduits de passage 116 formant un angle A de 120 degrés avec chaque conduit de 6 passage 116 adjacent par rapport à l'axe longitudinal X les séparant. Chaque conduit de passage 116 fait un angle A de 120 degrés avec chaque conduit de passage 116 voisin. La résultante FR des trois forces latérales Fi, F2, F3 par le passage du carburant dans les conduits de passage 116 est nulle. Chaque conduit de passage 116 forme un angle A de 120 degrés avec le conduit de passage 116 voisin par rapport à l'axe longitudinal X. La résultante FR des trois forces latérales F1, F2, F3 générées en utilisation par le passage du carburant. dans les conduits 116 s'écrit : [0032] [Math.3] FR - Somme (F1, F2, F3) = s (Fi, F2, F3 ) = Fl +F2 +F3 = 0 [0033] Dans un autre mode de réalisation (non représenté), l'amortisseur 138 comprend deux conduits de passage 126 ayant une intersection commune ce qui signifie que les conduits de passage 116 se croisent et comprennent une partie commune. La résultante FR des deux forces latérales FI, F2 générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits 116 est nulle et qui s'écrit : [0034] [Math.4] Somme (F1, F2) = (F1, F2) = FR = Fl + F2 = 100351 Nous allons décrire le fonctionnement de l'injecteur. L'injecteur 100 comprend un actionneur piloté par un calculateur (non représenté), l'actionneur étant agencé dans la partie supérieure de l'injecteur 100. L'injecteur 100 est pourvu d'un circuit haute pression qui permet au carburant de s'écouler d'une entrée jusqu'à des trous d'injection agencés dans une partie inférieure du corps de buse 114 et un circuit de retour basse pression qui permet au carburant non injecté, également identifié comme une fuite de retour, de refluer vers une sortie. 100361 En fonctionnement, l'injecteur 100 comprend le membre de vanne 118 appelé aussi aiguille 118 qui est coulissante dans l'alésage axiale 122 comme représenté sur la figure 4. Le mouvement de l'aiguille 118 est contrôlé à l'aide de deux chambres, la chambre à haute pression de commande et une chambre à basse pression, qui communique avec le réservoir de vidange à basse pression (non représenté). Lorsque débute l'injection, l'actionneur, alimenté électriquement, vient attirer une soupape de commande 140. La soupape de commande 140 est située dans la chambre basse pression et se déplace vers le haut contre l'action d'un ressort de bobine. En conséquence, le carburant peut s'échapper de la chambre à haute pression de commande vers la chambre à basse pression par un passage de retour (non représenté). Liste des signes de référence [0037] 10 injecteur [0038] 12 ensemble hydraulique [0039] 14 corps de buse 7 [0040] 16 conduit [0041] 18 membre de vanne [0042] 20 restriction [0043] 22 siège [0044] 24 guide bas [0045] 26 guide milieu [0046] 28 guide haut [0047] 100 injecteur [0048] 112 ensemble de busc [0049] 114 corps de busc [0050] 116 conduit de passage [0051] 118 membre de vanne [0052] 120 restriction [0053] 122 alésage axiale [0054] 124 face interne [0055] 126 première extrémité [0056] 128 deuxième extrémité [0057] 130 corps [0058] 131 espace annulaire [0059] 132 guide haut [0060] 134 guide bas [0061] 136 face externe [0062] 138 amortisseur [0063] 140 soupape de commande [0064] X axe longitudinal [0065] 5114 section [0066] 5130 section [0067] 5138 section [0068] F1 force latérale [0069] F2 force latérale [0070] FN force latérale [0071] FR résultante [0072] A angle 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] REVENDICATIONSEnsemble de buse (112) d'un injecteur de carburant (100) s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) comprenant : - un corps de busc (114) pourvu un alésage axial (122) définissant une paroi cylindrique présentant une face interne (124) périphérique cylindrique de révolution autour de l'axe longitudinal (X) et, - un membre de vanne ( 1 1 8) agencé coulissant et guidé dans l'alésage axial (122) par un guide haut (132) et un guide bas (134), le membre de vanne (118) ayant un corps (130) de section cylindrique (S130) dont une zone a une section augmentée par rapport à celle du corps (130), ladite zone formant une collerette pourvue de plusieurs (N) conduits de passage (116) de passage permettant au carburant de passer d'un côté à l'autre de la collerette, chaque conduit de passage (116) définissant une restriction (120) de sorte que ladite collerette forme un amortisseur (138) du membre de vanne et dans lequel lesdits conduits de passage (116) sont angulairement équidistants par rapport à l'axe longitudinal (X), un angle (A) égal à 360/N séparant deux conduits de passage (116) adjacents de sorte que la résultante (FR) des forces (F1, F2,.... ,FN) générées en utilisation par le passage du carburant dans les conduits de passage (116) est nulle. Ensemble de buse (112) selon la revendication précédente, dans lequel l'amortisseur (138) comprend deux conduits de passage (116) symétrique l'un de l'autre, un angle (A) de 180 degrés par rapport à l'axe longitudinal (X) les séparant, la résultante (FR) des deux forces latérales (F1, F2) générées en utilisation par le carburant dans les conduits de passage (116) étant nulle. Ensemble de buse (112) selon la revendication 1, dans lequel l'amortisseur (138) comprend trois conduits de passage (116), un angle (A) de 120 degrés par rapport à l'axe longitudinal (X) les séparant, la résultante (FR) des trois forces latérales (Fi, F2, F3) générées en utilisation par les conduits de passage (116) étant nulle. Ensemble de buse (112) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les conduits de passage (116) ont une intersection commune. Ensemble de buse (112) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, chaque conduit de passage (116) comprend un premier tronçon et un deuxième tronçon non aligné et formant un angle avec le premier tronçon. 9