EP2198148A2 - Dispositif d'injection de fluide - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un injecteur de fluide présentant un axe principal d'allongement et comportant au moins : une buse s'étendant longitudinalement, suivant ledit axe, et présentant un siège et au moins un orifice d'injection pour la sortie du fluide hors de la buse, l'orifice d'injection communiquant avec un conduit d'amenée de ce fluide, une aiguille montée mobile axialement dans la buse et présentant, suivant ledit axe, une première extrémité, libre, définissant un clapet avec le siège de la buse, dans une zone de contact entre eux. Selon l'invention, la buse s'étend, axialement en direction de son extrémité libre, jusqu'au-delà de la première extrémité de l'aiguille, où elle présente, transversalement à cet axe, une paroi butoir où est défini ledit siège.

Description

Dispositif d'injection de fluide

L'invention concerne un dispositif d'injection d'un fluide, par exemple, d'un carburant, en particulier pour un moteur à combustion interne.

Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un dispositif d'injection de fluide, dit injecteur, présentant un axe principal d'allongement et comportant au moins une buse s'étendant longitudinalement, suivant ledit axe, et présentant un siège et au moins un orifice d'injection pour la sortie du fluide hors de la buse, l'orifice d'injection communiquant avec un conduit d'amenée de ce fluide, et au moins une aiguille montée mobile axialement dans la buse et présentant, suivant ledit axe, une première extrémité, libre, définissant un clapet avec le siège de la buse, dans une zone de contact entre eux.

Un tel injecteur est bien connu de l'homme du métier comme le montre, par exemple, la demande de brevet européen EP 1 172 552 dans laquelle la première extrémité d'une aiguille à tête sortante oscille axialement sur le siège de la buse immobile. Dans le cas où l'injection s'opère dans un milieu pressurisé, par exemple, dans une chambre de combustion du moteur lors de la remontée du piston, une force axiale importante est générée au niveau de la première extrémité de l'aiguille pouvant altérer sa mobilité axiale par rapport au siège et, in fine, un fonctionnement attendu du clapet se traduisant par son ouverture et/ou sa fermeture ordonnées.

Pour assurer le fonctionnement attendu du clapet indépendamment des contrepressions axiales extérieures à l'injecteur et générées au niveau de la première extrémité de l'aiguille, un compromis délicat doit généralement être réalisé entre la compacité de l'injecteur et le surdimensionnement des moyens de mise en mouvement axial de l'aiguille logés dans lïnjecteur.

La présente invention, qui s'appuie sur cette observation originale, a principalement pour but de proposer un dispositif d'injection de fluide visant au moins à réduire l'une au moins des limitations précédemment évoquées. A cette fin, le dispositif d'injection, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci- dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la buse s'étend, axialement en direction de son extrémité libre, jusqu'au-delà de la première extrémité de l'aiguille, où elle présente, transversalement à cet axe, une paroi butoir où est défini ledit siège.

Grâce à cet agencement, la première extrémité de l'aiguille est protégée contre les contrepressions axiales dans le milieu pressurisé dans lequel s'opère l'injection du fluide par un écran formé par la paroi butoir de la buse. Ainsi, l'ouverture et/ou la fermeture ordonnées du clapet sont assurées sans qu'il soit nécessaire de faire appel aux moyens surdimensionnés de mise en mouvement axial de l'aiguille.

Selon un deuxième de ses aspects, l'invention concerne un moteur à combustion interne utilisant le dispositif d'injection de fluide selon l'invention, c'est-à-dire un tel moteur où est disposé ce dispositif d'injection.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

la figure 1 représente de manière schématique en vue simplifiée en coupe longitudinale un dispositif d'injection selon l'invention agencé dans un moteur et équipé d'une aiguille à tête dite entrante et d'une buse présentant une paroi butoir à son extrémité libre,

la figure 2 représente de manière schématique en vue simplifiée en coupe longitudinale partielle une première extrémité de l'aiguille disposée dans la buse pour former un clapet, le clapet étant en position « ouverte » avec deux nappes de fluide dispersées vers l'extérieur à travers de deux orifices latéraux d'injection,

la figure 3 représente la même vue que la figure 2 avec le clapet en position « fermée »,

la figure 4 représente de manière schématique en vue partielle simplifiée externe en perspective la même partie de l'injecteur que celle déjà illustrée sur la figure 2 avec le clapet en position « ouverte ».

Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif d'injection, ou injecteur (figures 1-4), destiné à injecter un fluide 1 , dit d'alimentation (par exemple, un carburant pressurisé issu d'un dispositif de traitement comportant, par exemple, un réservoir, une pompe, un filtre), en forme de nappes (films) angulaires 10 dans une chambre de combustion 2 d'un moteur à combustion interne 3, ou dans un conduit d'admission d'air non représenté, ou dans un conduit des gaz d'échappement non représenté.

L'injecteur présente un axe principal d'allongement AB, par exemple, son axe de symétrie, et comporte au moins une buse 4 s'étendant longitudinalement, suivant l'axe AB, et présentant un siège 40 et au moins un orifice d'injection 41 pour la sortie du fluide 1 hors de la buse 4, l'orifice d'injection 41 communiquant avec un conduit d'amenée 51 de ce fluide 1. Les figures 1-3 montre un exemple de l'injecteur avec deux orifices d'injection 41 disposés de manière symétrique par rapport à l'axe AB.

En outre, l'injecteur comprend au moins une aiguille 5 montée mobile axialement à l'intérieur de la buse 4, dans un alésage axial 44 de la buse 4 et présentant, suivant l'axe AB, une première extrémité 50, libre, définissant un clapet avec le siège 40 de la buse 4, dans une zone de contact 52 entre eux. La buse 4 s'étend, axialement en direction de son extrémité libre 42, jusqu'au-delà de la première extrémité 50 de l'aiguille 5, où elle présente, transversalement à l'axe AB, une paroi butoir 43 pour la première extrémité 50 de l'aiguille 5 entrante) où est défini le siège 40.

Grâce à cet agencement, il est possible, entre autres, d'augmenter une sûreté de fonctionnement de l'injecteur vis-à-vis des fuites du fluide 1 à travers le clapet en cas d'une défaillance de l'aiguille 5 lorsque l'injecteur est disposé de sorte que la pesanteur présente, sur l'axe AB, une projection non nulle, orientée vers l'extérieur de la buse 4 (dans la direction de l'axe AB vers la chambre de combustion 2 sur la figure 2). Par exemple, en cas d'une rupture inopinée de l'aiguille 5 (suite, par exemple, à un défaut d'alliage, à une fatigue prématurée), elle ne pourra pas tomber dans la chambre de combustion 2 sous l'effet de la pesanteur, mais restera à l'intérieur de la buse 4, dans l'alésage 44 de la buse 4 « emprisonnée » par la paroi butoir 43, avec la première extrémité 50 en appui sur le siège 40 de la buse 4, en fermant ainsi au moins partiellement le clapet de l'injecteur.

La paroi butoir 43 comprend un élément 431 rapporté qui est disposé à l'intérieur de la buse 4, dans l'alésage 44 de la buse 4, de préférence, de manière coaxiale, en regard de la première extrémité 50 libre de l'aiguille 5 et accessible depuis l'extérieur de la buse 4 pour sa fixation à cette dernière 4 (figures 2-3). L'élément 431 ferme axialement, au moins partiellement, la buse 4.

Grâce à cet agencement, l'élément 431 constitutif de la paroi butoir 43 peut être fabriqué indépendamment de la buse 4 ce qui rend cette opération plus aisée à l'échelle industrielle (en termes de manipulation, et/ou d'accès aux surfaces à usiner, et/ou de contrôle d'usinage de précision, et/ou d'usinage en rectification etc.).

A l'extrémité libre 42 où elle reçoit ledit élément 431 rapporté, la buse 4 (et, plus particulièrement, l'alésage 44 de la buse 4) présente intérieurement un goulot 430 qui débouche sur l'extérieur et où est reçue une partie de l'élément 431 rapporté (figures 2-3). De préférence, le goulot 430 présente une première portion 4300 rétrécie axialement en direction de l'extrémité 42 libre de la buse 4 (dans la direction de l'axe AB vers la chambre de combustion 2 sur la figure 2), se raccordant à une seconde portion 4301 de section réduite débouchant sur l'extérieur. L'élément 431 rapporté de la paroi butoir 43 introduit axialement à l'intérieur de la buse 4, via l'alésage 44 de la buse 4, est alors engagé localement, selon l'axe AB, dans la seconde portion 4301 du goulot 430.

Cette configuration rend l'assemblage de la paroi butoir 43 sur le goulot 430 (préalablement à l'introduction de l'aiguille 5 dans l'alésage 44 de la buse 4) plus aisée, en particulier en ce qui concerne un ajustage axial de la paroi butoir 43. En effet, la première portion

4300 aide (du fait de son rétrécissement) au guidage de l'élément 431 rapporté lors de son emplacement le long de l'axe AB sur le goulot 430, tandis que la seconde portion 4301 de section réduite débouchant sur l'extérieur permet, d'une part, une fixation de la paroi butoir 43 dans un plan perpendiculaire à l'axe AB, par exemple, sous l'effet de la pesanteur, et, d'autre part, un contrôle (par exemple, visuel de l'extérieur de la buse 4) de la qualité de l'assemblage de la paroi butoir 43 sur le goulot 430.

L'élément 431 rapporté de la paroi butoir 43 peut être solidarisé avec le goulot 430 par une fixation extérieure 432, telle que soudure. La réalisation de cette dernière est facilitée par un accès à l'élément 431 rapporté de l'extérieur de la buse 4.

Comme illustré sur les figures 1 et 2, le conduit d'amenée 51 du fluide 1 vers le clapet traverse l'aiguille 5 longitudinalement (le conduit d'amenée 51 se présente donc comme interne à la buse 4 et à l'aiguille 5). Ainsi, le fluide 1 est séparé de la buse 4 par l'aiguille 5 ce qui rend plus difficiles des fuites entre ces deux corps, le long de l'alésage 44 en contribuant ainsi à anéantir toute recirculation de fluide 1 dans l'injecteur. De préférence, l'axe AB est celui de symétrie du conduit d'amenée 51. Chaque orifice d'injection 41 est agencé dans la buse 4 transversalement à l'axe principal d'allongement AB, latéralement par rapport au clapet (figures 2 et 3), et est en communication, à chaque fois que le clapet est ouvert (figure 2), avec le conduit d'amenée 51 du fluide 1 vers le clapet. Par conséquent, les forces exercées sur la première extrémité 50 de l'aiguille 5 par la pression à l'extérieur de la buse 4 (et, en particulier, autour de son extrémité libre 43), par exemple, formées par des ondes de contrepression se propageant dans la chambre de combustion 2, sont uniquement radiales. Leur résultante nulle selon l'axe AB est donc sans incidence sur la mobilité axiale de l'aiguille 5.

Avantageusement, dans un plan l-l (figures 3-4) parallèle à l'axe principal d'allongement AB, la section de l'orifice d'injection 41 (de l'ordre d'un millimètre) peut être supérieure à celle d'un passage d'injection 6 (de l'ordre de quelques dizaines de microns) que définit le clapet lorsqu'il est ouvert (figure 2). De cette manière, le fluide 1 (nappe 10) éjecté à travers le passage d'injection 6 n'impacte pas des parois de l'orifice d'injection 41 au moins sur une partie de son périmètre. Cela tend à réduire tout écoulement inopiné du fluide 1 le long de l'extrémité libre de la buse 4 du côté de la chambre de combustion 2 pouvant conduite à la combustion avec une détonation. A contrario, cet agencement contribue en formation des nappes angulaires 10 (délimitées par la dimension de l'orifice d'injection 41 dans un plan perpendiculaire à l'axe AB, comme le montre la figure 3) des gouttes de taille homogène (leur section moyenne étant comparable avec celle du passage d'injection 6) de fluide 1 , dispersées directement (sans impacter la buse 4) et de manière homogène dans la chambre de combustion 2 lors que le clapet est ouvert.

L'aiguille 5 peut présenter au moins un épaulement périphérique 53, 54 pour son guidage en mouvement dans la buse 4

(figures 1-3). La mobilité axiale de l'aiguille 5 est ainsi assurée sans aucun battement dans un plan perpendiculaire à l'axe AB du fait des forces latérales exercées sur la première extrémité 50 de l'aiguille 5 par les ondes de contrepression se propageant dans la chambre de combustion 2, comme évoquées ci-dessus.

De préférence, l'épaulement périphérique 53 est disposé vers la première extrémité 50 de l'aiguille 5. D'une part, cela réduit un effet de levier des forces latérales exercées sur la première extrémité 50 de l'aiguille 5 par les ondes de contrepression se propageant dans la chambre de combustion 2. D'autre part, cela rend plus difficiles les fuites du fluide 1 entre l'aiguille 5 et la buse 4, le long de l'alésage 44 en contribuant ainsi à réduire, comme déjà évoqué ci-dessus, toute recirculation de fluide 1 dans l'injecteur. La première extrémité 50 de l'aiguille 5 élargie dans un plan perpendiculaire à l'axe AB à l'aide de l'épaulement périphérique 53 forme une tête de l'aiguille 5.

A sa première extrémité 50, l'aiguille 5 peut présenter, face à la paroi butoir 43, une première zone 500 évasée, de préférence tronconique, la paroi butoir 43 présentant une deuxième zone 4310 complémentaire, de préférence tronconique, avec laquelle la première zone 500 évasée vient en contact lorsque le clapet est fermé (figure 3). Cet agencement contribue à améliorer l'étanchéité du clapet fermé.

Comme illustré sur la figure 1 , l'injecteur comprend un boîtier 7 lié (par exemple, à l'aide d'un filetage) à la buse 4 à l'opposé du clapet, selon l'axe principal d'allongement AB. Les dimensions linéaires du boîtier 7, par exemple, sa largeur mesurée perpendiculairement à l'axe AB et/ou sa longueur mesurée le long de l'axe AB, peuvent être supérieures à celles de la buse 4. Le boîtier 7 comporte un couvercle 72 situé à l'opposé axialement de l'extrémité libre 42 de la buse 4. Le couvercle 72 peut être muni d'un évidement pour laisser entrer le conduit d'amenée 51 du fluide 1.

L'injecteur comporte aussi un actionneur 8 monté mobile dans le boîtier 7 et lié (par exemple, à l'aide d'une soudure) à l'aiguille 5 à une deuxième extrémité 55 de celle-ci opposée axialement à la première 50. L'actionneur 8 est destiné pour mettre l'aiguille 5 en mouvement axial alternatif relatif par rapport à la buse 4, propre à ouvrir (figure 2) et à fermer (figure 3) alternativement le clapet.

L'actionneur 8 présente un empilement avec deux faces opposées C, D axialement (la face D étant confondue avec la deuxième extrémité 55 de l'aiguille 5 sur la figure 1 ) et incluant au moins une partie électroactive 80 comportant un matériau électroactif 800 (axialement à distance de l'aiguille 5). Ce dernier est destiné à produire des vibrations avec une fréquence v prédéterminée, par exemple, ultrasonore pouvant s'étaler entre environ 20 kHz et 60 kHz, c'est-à- dire, avec la période de consigne τ de vibrations comprise respectivement entre environ 50 μs et 16 μs. L'empilement peut être confondu avec l'actionneur 8 (figure 1 ).

L'empilement comprend au moins une partie, dite amplificateur 81 , liée axialement avec l'aiguille 5 à l'endroit d'une D des dites faces

C, D, la partie électroactive 80 et l'aiguille 5 étant disposées axialement de part et d'autre de l'amplificateur 81. Ce dernier est destiné à, d'une part, transmettre les vibrations avec la fréquence v prédéterminée du matériau électroactif 800 à l'aiguille 5 et, en particulier à sa première extrémité 50, qui vibre alors par rapport au siège de la buse (4) pour ouvrir ou et fermer alternativement le clapet avec la fréquence (v) prédéterminée. D'autre part, l'amplificateur 81 est destiné à amplifier les vibrations de l'aiguille 5 entrante et en particulier, de sa première extrémité 50 de manière que les déplacements de l'aiguille 5 au niveau du clapet soient supérieurs à l'intégrale des déformations du matériau électroactif 800.

L'amplificateur 81 peut présenter une forme cylindrique ou tronconique, ou une autre forme couplant au moins une partie cylindrique avec au moins une autre partie tronconique rétrécie axialement en direction de l'aiguille 5. L'amplificateur 81 est traversé longitudinalement par un perçage axial constituant une partie du conduit d'amenée 51 du fluide 1 (figure 1 ). De préférence, l'aiguille 5 et l'amplificateur 81 sont réalisés par usinage dans une pièce monobloc en matériau présentant la même masse volumique et la même célérité du son (figure 1 ). En effet, l'usinage dans une pièce monobloc présente une solution la plus simple à mettre en œuvre lors d'une fabrication des dites pièces à l'échelle industrielle. En outre, cette solution rend l'ensemble « aiguille 5 + actionneur 8 » plus robuste dans le temps en fatigue.

L'empilement comprend au moins une autre partie, dite masse arrière 82 jouant un rôle de répartition homogène des contraintes sur le matériau électroactif 800. L'amplificateur 81 et la masse arrière 82 sont disposés axialement de part et d'autre de la partie électroactive 80. La masse arrière 82 dispose d'une paroi opposée axialement à la partie électroactive 80, ladite paroi étant confondue avec la face C de l'empilement opposée axialement à l'aiguille 5.

L'amplificateur 81 , la partie électroactive 80 et la masse arrière

82 sont, d'une part, serrés ensemble par un moyen de précontrainte 83 adapté à précontraindre au moins partiellement l'empilement, et, d'autre part, adaptés à être traversés par des ondes acoustiques initiées par les vibrations de la partie électroactive 80. Le moyen de précontrainte 83 peut se présenter comme une vis 830 comportant, d'une part, une tête ayant un volume suffisant pour accueillir le conduit d'amenée 51 du fluide 1 , et, d'autre part, un perçage axial traversant le moyen de précontrainte 83 longitudinalement et constituant une partie du conduit d'amenée 51 du fluide 1 (figure 1 ). Dans une variante de réalisation (non représentée), le moyen de précontrainte 83 peut être confondu avec la masse arrière 82.

De préférence, le matériau électroactif 800 est piézoélectrique qui peut se présenter comme, par exemple, une ou plusieurs rondelles piézoélectriques céramiques empilées axialement les unes sur les autres pour former la partie électroactive 80 de l'empilement. Les déformations sélectives du matériau électroactif 800, par exemple, les déformations périodiques avec la période de consigne τ, générant les ondes acoustiques dans lïnjecteur aboutissent in fine aux mouvements longitudinaux relatifs de la première extrémité 50 de l'aiguille 5 par rapport au siège 40 de la buse 4 ou vice versa, propre à ouvrir et à fermer alternativement le clapet, comme évoqué ci-dessus. Ces déformations sélectives sont pilotées par des moyens d'excitation correspondants (non représentés) adaptés pour mettre la partie électroactive 80 en vibration avec la période de consigne τ, par exemple, à l'aide d'un champ électrique créé par une différence de potentiel appliqué, par l'intermédiaire des fils à des électrodes solidaires du matériau électroactif 800 piézoélectrique (non représentés). De ce fait, le fluide 1 débite à travers le passage d'injection 6 vers l'extérieur de la buse 4 de manière discontinue, par des saccades qui fragmentent, avec la période de consigne τ, la nappe 10 du fluide 1 arrivant, via l'orifice d'injection 41 , dans la chambre de combustion 2. Une telle fragmentation de la nappe 10 contribue à un mélange plus homogène entre le fluide 1 et un air d'admission dans la chambre de combustion 2.De manière alternative, le matériau électroactif 800 est magnétostrictif qui peut se présenter comme, par exemple, une ou plusieurs rondelles (noyaux) magnétostrictives empilées axialement les unes sur les autres pour former la partie électroactive 80 de l'empilement. Les déformations sélectives desdites rondelles (noyaux) magnétostrictives sont pilotées par des moyens d'excitation correspondants adaptés pour mettre la partie électroactive 80 en vibration avec la période de consigne τ, par exemple, à l'aide d'une induction magnétique résultant d'un champ magnétique sélectif obtenu à l'aide, par exemple, d'un excitateur non représenté distinct de l'actionneur 8, et, en particulier, par au moins une bobine solidaire du boîtier 7, disposée de préférence à l'extérieur du boîtier 7.

Malgré la présence de l'épaulement 53 disposé vers la première extrémité 50 de l'aiguille 5, un suintement du fluide 1 peut se produire entre l'alésage axial 44 de la buse 4 et l'aiguille 5 pendant une injection du fluide dans la chambre de combustion 2. Dans ce cas, le fait de laisser s'écouler le fluide 1 imperceptiblement le long de l'alésage axial 44 vers l'empilement peut endommager la partie électroactive 80. En effet, même des quantités infimes du fluide 1 s'infiltrant entre les électrodes solidaires du matériau électroactif 800 peuvent provoquer une attaque chimique des électrodes et, donc, un court circuit électrique affectant ainsi le fonctionnement de l'injecteur. Pour sécuriser davantage le fonctionnement de l'injecteur et éviter a priori toute attaque chimique (et, donc, le court circuit) due au suintement du fluide 1 , l'injecteur peut comprendre un moyen d'étanchéité 9 (par exemple, un joint de préférence caoutchouteux en forme d'une bague, une rondelle élastique), interposé (de préférence, logé au moins partiellement dans une rainure agencé à cet effet dans le boîtier 7, comme illustré sur la figure 1 ), radialement, entre l'actionneur 8 et le boîtier 7 (et, en particulier entre l'amplificateur 81 et le boîtier 7) pour former une zone d'étanchéité entre eux et, axialement, entre le matériau électroactif 800 et l'aiguille 5 (et, en particulier, entre l'amplificateur 81 et la partie électroactive 80), pour maintenir le matériau électroactif 800 à l'écart de possibles fuites dudit fluide 1 de la buse 4 (et, en particulier, de son alésage axial 44).

De préférence, le boîtier 7 comprend au moins un orifice latéral d'évacuation 70 des dites fuites situé (axialement) entre la zone d'étanchéité et la buse 4, et au moins un canal de reprise 71 des dites fuites communiquant avec l'orifice latéral d'évacuation 70.

Grâce à cet agencement, on peut éviter toute accumulation du fluide 1 due au suintement évoqué ci-dessus en l'évacuant via l'orifice latéral d'évacuation 70 dans le canal de reprise 71 , avant même que ce fluide 1 infiltré rentre en contact avec la partie électroactive 80 et le moyen d'étanchéité 9.

Comme le montre la figure 1 , le boîtier 7 comprend un appui

73, de préférence, conique et rétrécie axialement en direction de l'extrémité libre 42 de la buse 4. De même, une extrémité filetée 45 de la buse 4, à l'opposé axialement du clapet, liée avec le boîtier 7 est, de préférence, conique et rétrécie axialement en direction de l'extrémité libre 42 de la buse 4. Avantageusement, l'extrémité filetée 45 de la buse 4 et l'appui 73 du boîtier 7 sont mis en contact coaxial l'une contre l'autre lors de la fixation de la buse 4 au boîtier 7, de manière à renforcer une étanchéité de filetage par un intime contact des deux surfaces inclinées en regard (l'une étant celle de l'appui 73 et l'autre étant celle de l'extrémité filetée 45).

Des moyens de rappel 11 de l'actionneur 8 peuvent être prévus pour maintenir la première extrémité 50 de l'aiguille 5 en appui contre le siège 40 de la buse 3 (figure 1 ). Ainsi, les moyens de rappel 11 assurent la fermeture (figure 3) du clapet pour une pression donnée du fluide 1 dans le canal d'amenée 51 quelle que soit la pression dans la chambre de combustion 2. Les moyens de rappel 11 peuvent être représentés par un ressort en spirale précontraint disposé axialement entre, par exemple, le couvercle 72 du boîtier 7 et la face C de l'empilement opposée axialement à l'aiguille 5. Dans l'exemple sur la figure 1 , les moyens de rappel 11 sont susceptibles de se déformer, par exemple, élastiquement, en exerçant une force prédéterminée pour un très faible allongement, par exemple, inférieur à 100 μm, de manière à pousser la première extrémité 50 de l'aiguille contre le siège 40 de la buse 4 suivant l'axe AB. De manière alternative, les moyens de rappel 11 peuvent être formés par un moyen fluidique, par exemple, de type vérin hydraulique, avec le fluide 1 comme liquide de travail (non représentés). Les jeux dus aux dilatations des différents éléments du boîtier 7 sont ainsi avantageusement rattrapés par les moyens de rappel 11 de sorte que le débit du fluide 1 à travers le clapet tende à rester insensible aux variations thermiques lors des différents régimes de fonctionnement du moteur 3.

Lors d'assemblage de l'injecteur, la première étape consiste à réunir séparément, d'une part, l'actionneur 8 avec l'aiguille 5, et, d'autre part, le boîtier 7 avec la buse 4. Le fait de pouvoir assembler l'actionneur 8 avec l'aiguille 5 en dehors du boîtier 7 (qui n'empêche pas d'accès ni à l'actionneur 8, ni à l'aiguille 5) représente un avantage tant pour manipuler l'actionneur 8 et/ou l'aiguille 5 que pour contrôler la qualité de leur assemblage. La deuxième étape consiste à introduire l'actionneur 8 avec l'aiguille 5 dans le boîtier 7 avec la buse 4 en faisant pénétrer l'aiguille 5 dans la buse 4 via l'extrémité filetée 45. La dernière étape consiste à introduire dans le boîtier 7 le moyen de rappel 11 , puis à fermer le boîtier 7 par le couvercle 72. L'actionneur 8 lié avec l'aiguille 5 entrante et confondu, comme le montre la figure 1 , avec l'empilement comprenant l'amplificateur 81 , la partie électroactive 80 et la masse arrière 82 serrés ensemble par le moyen de précontrainte 83, reste mobile par rapport au boîtier (7) de l'injecteur ainsi assemblé.

L'orifice d'injection 41 est constitué par un premier segment orienté vers l'extrémité libre 42 de la buse 4 et formé par le goulot 430 et par un deuxième segment disposé axialement à l'opposé du premier segment, le premier et le deuxième segments se confondant (pour former l'orifice 41) dans deux zones de jonction latérales par rapport à l'axe AB. Comme illustré sur la figure 4, l'orifice d'injection 41 présente une dimension maximale selon l'axe AB, dite hauteur, inférieure à une dimension maximale prise dans un plan perpendiculaire à l'axe AB, dite largeur, disposé, par exemple à mi-hauteur de l'orifice d'injection 41.

Grâce à cet agencement, lesdites zones de jonction latérales de l'orifice d'injection 41 sont davantage espacées l'une de l'autre. Cela contribue, d'une part, à élargir angulairement la nappe 10 du fluide 1 pour rendre le mélange « air d'admission / fluide 1 » plus homogène, et, d'autre part, à marginaliser des perturbations de la nappe 10 par l'orifice d'injection 41 dans lesdites zones de jonction latérales.

Comme illustré sur les figures 2-4, la buse 4 présente une épaisseur définissant, transversalement à l'axe AB, une profondeur de l'orifice d'injection 41. Ladite profondeur est inférieure à la hauteur de l'orifice d'injection 41 pour minimiser une distance séparant le passage d'injection 6 de la chambre de combustion 2. De préférence, ladite profondeur est comparable avec une longueur (dans un plan radial à l'axe AB) du passage d'injection 6. Figures 2 et 3, on remarque que suivant l'axe A-B, la paroi butoir 43 est décalée en hauteur par rapport aux portions respectivement supérieure et inférieure de l'orifice 41 , de là l'existence, clapet ouvert comme montré figure 4, d'une ouverture (ici une fente) apparaissant en partie intermédiaire (marche 510) d'une paroi visible à travers le plus large orifice 41. A noter les orientations relatives des passages 40 et 41 qui sont telles que la nappe 10 ne frappe ni la portion supérieure 410, ni celle inférieure 411 de l'orifice 41. Le petit passage 40 est, parallèlement à A-B, sensiblement centré au milieu du grand orifice 41.

L'élément 431 rapporté s'étend longitudinalement, à l'opposé de l'extrémité libre 42 de la buse 4, suivant l'axe AB, à l'intérieur de l'alésage 44 de la buse 4 jusqu'au-delà dudit premier segment et est axialement distant dudit deuxième segment. Ainsi, le siège 42 du clapet est axialement décalé du premier et du deuxième segments de l'orifice d'injection 41 dans le plan l-l parallèle de l'axe AB. De préférence, le siège 42 est disposé de manière équidistante par rapport au premier et au deuxième segments de l'orifice d'injection 41 , c'est-à-dire, à mi- hauteur selon l'axe AB de l'orifice d'injection 41.

Grâce à ces agencements, la nappe 10 angulaire du fluide 1 reste sensiblement à l'écart du premier et du deuxième segments de l'orifice d'injection 41 dans le plan parallèle de l'axe AB, comme illustrés sur les figures 2 et 4. Cela contribue à réduire tout écoulement inopiné du fluide 1 le long du premier et du deuxième segments de l'orifice d'injection 41 (et, en particulier, hors zones de jonction latérales mentionnées ci-dessus) pouvant générer des gouttes de tailles supérieures à l'épaisseur de la nappe 10 préjudiciables pour le mélange homogène « fluide 1 / air d'admission » dans la chambre de combustion 2.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la section dans le plan l-l (hors zones de jonction latérales) de l'orifice d'injection 41 est toujours supérieure à celle du passage d'injection 6 (figure 2) quels que soient la fréquence v prédéterminée des vibrations et les déplacements (transmis par l'amplificateur 81 ) de la première extrémité 50 de l'aiguille 5 entrante au niveau du clapet. De préférence, ladite section de l'orifice d'injection 41 est au moins environ cent fois plus grande que celle dudit passage d'injection 6 (figure 2).

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'injection de fluide (1 ) présentant un axe principal d'allongement (AB) et comportant un boîtier (7) auquel est lié une buse (4) s'étendant longitudinalement, suivant ledit axe (AB), et présentant un siège (40) et au moins un orifice d'injection (41) pour la sortie du fluide (1 ) hors de la buse (4) ; une aiguille (5) à tête entrante montée mobile axialement dans la buse (4) et présentant, suivant ledit axe (AB), une première extrémité (50), libre, définissant un clapet avec le siège (40) de la buse (4), dans une zone de contact (52) entre eux, la buse (4) s'étendant, axialement en direction de son extrémité libre (42), jusqu'au-delà de la première extrémité (50) de l'aiguille (5), où la buse (4) présente, transversalement à cet axe (AB), une paroi butoir (43) pour l'aiguille (5) où est défini ledit siège (40), l'orifice d'injection (41 ) étant agencé dans la buse (4) latéralement par rapport au clapet et étant en communication avec un conduit d'amenée (51 ) du fluide (1) vers le clapet via un passage d'injection (6) que définit ce clapet lorsqu'il est ouvert, caractérisé en ce qu'il comprend un actionneur (8) monté mobile dans le boîtier (7) et lié à l'aiguille (5) à une deuxième extrémité (55) de celle-ci opposée axialement à la première (50), l'actionneur (8) présentant un matériau électroactif (800) se déformant pour mettre l'aiguille (5) en vibration dans la buse (4), à une fréquence (v) propre à ouvrir et fermer le clapet, et, lorsque le clapet est en position ouverte, la section de l'orifice d'injection (41 ) est supérieure à celle du passage d'injection (6) dans un plan parallèle à l'axe principal d'allongement (AB).

1. Dispositif d'injection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le conduit d'amenée (51 ) du fluide (1) vers le clapet traverse l'aiguille (5) longitudinalement.

2. Dispositif d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite fréquence (v) pour mettre l'aiguille (5) en vibration est comprise entre environ 20 kHz et 60 kHz.

3. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les orientations et dimensions relatives de l'orifice d'injection (41) et du passage d'injection (6) sont adaptées pour qu'une nappe (10) du fluide (1 ) éjectée à travers le passage d'injection (6) n'impacte pas l'orifice d'injection (41 ) en regard, au moins sur une partie de son périmètre, de sorte que les gouttes de la nappe (10) éjectée sont de taille homogène, avec une section moyenne comparable à celle du passage d'injection (6).

4. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque le clapet est ouvert, ladite section de l'orifice d'injection (41 ) est de l'ordre d'un millimètre et celle du passage d'injection (6) est de l'ordre de quelques dizaines de microns.

5. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'injection (41) est agencé dans la buse (4) transversalement à l'axe principal d'allongement (AB).

6. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi butoir (43) comprend un élément (431 ) rapporté à l'intérieur de la buse (4), en regard de la première extrémité (50) libre de l'aiguille (5) et accessible depuis l'extérieur de la buse (4) pour sa fixation à cette dernière (4), et en ce qu'à l'extrémité libre (42) où elle (4) reçoit ledit élément (431 ) rapporté, la buse (4) présente intérieurement un goulot (430) qui débouche sur l'extérieur et où est reçue une partie de l'élément (431 ) rapporté.

7. Dispositif d'injection selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (431 ) rapporté est solidarisé avec le goulot (430) par une fixation extérieure (432), telle que soudure.

8. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aiguille (5) présente au moins un épaulement périphérique (53), (54) pour son guidage en mouvement dans la buse (4).

9. Dispositif d'injection selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaulement (53) est disposé vers ladite première extrémité (50) de l'aiguille (5).

10. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à sa dite première extrémité (50), l'aiguille (5) présente, face à la paroi butoir (43), une première zone (500) évasée, la paroi butoir (43) présentant une deuxième zone (4310) complémentaire avec laquelle la première zone (500) évasée vient en contact lorsque le clapet est fermé.

11. Dispositif d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'étanchéité (9) interposé, radialement, entre l'actionneur (8) et le boîtier (7) pour former une zone d'étanchéité entre eux et, axialement, entre le matériau électroactif (800) et l'aiguille (5), pour maintenir à l'écart du matériau électroactif (800) de possibles fuites dudit fluide (1 ) de la buse (4).

12. Dispositif d'injection selon la revendication 12, caractérisé en ce que le boîtier (7) comprend :

- au moins un orifice latéral d'évacuation (70) des dites fuites situé entre la zone d'étanchéité et la buse (4), et

- un canal de reprise (71) des dites fuites communiquant avec l'orifice latéral d'évacuation (70).