EP3545186A1 - Injecteur de carburant - Google Patents

Injecteur de carburant

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EP3545186A1
EP3545186A1 EP17797971.3A EP17797971A EP3545186A1 EP 3545186 A1 EP3545186 A1 EP 3545186A1 EP 17797971 A EP17797971 A EP 17797971A EP 3545186 A1 EP3545186 A1 EP 3545186A1
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EP
European Patent Office
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needle
injector
shaft
channel
section
Prior art date
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EP17797971.3A
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German (de)
English (en)
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EP3545186B1 (fr
Inventor
Philippe Legrand
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Borgwarner US Technologies LLC
Original Assignee
Delphi Technologies IP Ltd
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Publication date
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Publication of EP3545186A1 publication Critical patent/EP3545186A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3545186B1 publication Critical patent/EP3545186B1/fr
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0682—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injector more
  • the injector itself being provided with a nozzle whose needle is directly open or closed by a coil electromagnetic actuator.
  • a prior art fuel injector includes a coil actuator and a magnetic armature acting directly on a valve member also called a needle to open or close fuel injection holes.
  • Such an injector imposes a needle that is hydraulically balanced, or almost balanced, so that the relatively weak force exerted by the solenoid actuator is sufficient to move said needle.
  • the needle is slidable within a bore of an injector nozzle body, wherein one end of the needle is sealingly provided with a nozzle seat provided on an inner surface of the bore of the nozzle body, to control the supply of fuel through injection holes located through the wall of the nozzle body.
  • the fuel is at high pressure and flows into the injector from the inlet channel to the injection holes.
  • the pressure exerted on the nozzle seat creates deformations that generate variations in fuel pressure distribution in the injection holes and furthermore the opening pressure of the needle in the control chamber varies at a given pressure.
  • Direct action technology aims to reduce early drift but does not completely eliminate it.
  • the object of the present invention is to provide a solution that overcomes these disadvantages.
  • the present invention aims to remedy the disadvantages mentioned above by proposing a simple and economical solution.
  • the invention provides a fuel injector arranged to deliver high pressure fuel to an internal combustion engine via injection holes.
  • the injector comprises an injector body extending according to a longitudinal axis a bore and a high pressure chamber and a slidably arranged needle in the bore between a top guide and a bottom guide.
  • the needle extends between a first end provided with a valve plug and a second end provided with a through bore.
  • the needle can move between an open position and a closed position.
  • the injector further comprises a piston comprising a magnetic armature and a shaft extending along the longitudinal axis between a first end and a second remote end attached to the magnetic armature.
  • the injector comprises an actuator comprising a fixed solenoid and generating, when it is electrically powered, an opening force on the magnetic armature and a return spring that generates a closing force on the piston when the solenoid is not energized. powered.
  • the injector further comprises a high pressure channel extending between an inlet mouth of the injector and the injection holes, the high pressure channel comprising a first section extending in the needle, a second section s extending into the shaft and a third section extending into the frame.
  • the injector further comprises the first end of the shaft is guided in the bore of the needle.
  • the injector comprises a force amplifier arranged between the shaft and the needle, the piston moving under the action of an electromagnetic force generated by the solenoid as well as under the action of a force generated by the return spring so that the resultant of both forces is applied to the piston is transmitted and amplified to the needle.
  • the force amplifier comprises a hydraulic amplification chamber defined in part by an annular shoulder of the piston shaft and by a thrust face of the second end of the needle, the said face thrust having an area greater than the area of the shoulder.
  • the shaft further comprises a first damper arranged in the second section of the HP channel so that the first damper slows a pressure wave generated by the armature and allows to evacuate the overpressure to the first high pressure chamber.
  • the first damper defines at least one calibrated hole forming a restriction between the high pressure channel and the first high pressure chamber.
  • the shaft further comprises a second damper arranged in the second section of the HP channel, between the first high pressure chamber and a second high pressure chamber so that the second damper slows the movement of the frame.
  • the second damper defines an annular space between a bore guiding the spring stop and an outer face of the shaft.
  • the high-pressure channel is longitudinal, centered and traversing the reinforcement from one side to the other, traversing the shaft from one side to the other and passing through the needle, the HP channel being aligned between the reinforcement, the shaft and the bore of the needle so that the fuel flows between an inlet mouth of the injector and injection holes of the injector body.
  • the blind bore of the needle opens into through and through holes in the bore of the nozzle body, the holes being remote from the shutter.
  • the third section of the HP channel is through and inclined in the armature, the third section being opening into the second high pressure chamber.
  • the HP channel extends over the second section of the shaft, the HP channel axially passing through the first section of the needle.
  • the HP channel opens into the holes arranged close to the shutter.
  • the third section of the HP channel is through and inclined in the armature, the third section being opening into the second high pressure chamber.
  • the needle defines a length less than one length of the shaft and wherein the top guide is arranged near the bottom guide.
  • the amplification chamber is arranged close to the shutter.
  • the HP channel extends over the second section of the shaft and axially passes through the needle opening into the through holes and arranged close to the shutter.
  • the third section of the HP channel is through and inclined in the armature, the third section being opening into the second high pressure chamber.
  • the HP channel extends over the second section of the shaft and axially passes through the needle into the bore opening into the holes, the holes being through the bore of the nozzle body.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of an injector according to a first embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of the amplification chamber
  • FIG 3 is a partial sectional view of an injector according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a partial sectional view of an injector according to a third embodiment.
  • FIG 5 is a partial sectional view of an injector according to a fourth embodiment. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
  • a fuel injector 10 shown in Figure 1 is briefly described so as to identify the major components.
  • the injector 10 extends along a longitudinal principal axis X, and comprises from bottom to top, according to the conventional and non-limiting sense of the figures, a nozzle assembly 12 comprising a valve member 14 or commonly referred to as a needle 14 and a body nozzle 16, an actuator 18, a top guide 20, a piston 22 slidably arranged in the top guide 20 and a high pressure channel 24 also called HP channel 24.
  • the injector body 16 is provided with a bore 26 extending along a longitudinal axis X, between a first end 28 provided with a seat 31, a bag 30 provided with a plurality of injection holes 32 and a second end 34 from which opens the bore 26.
  • the needle 14 is slidably arranged in the nozzle body 16 between an open position and a closed position.
  • the needle 14 extends along the X axis between a first end 36 provided with a valve shutter 38 commonly called shutter 38 and a second end 40 provided with a bore 42 opening longitudinal opening.
  • the actuator 18 comprises a fixed solenoid 44 in the injector body 16, a nonmagnetic spacer 46 for magnetically isolating and aligning the injector body 16 with an injector body (not shown) comprising a high pressure connection (not shown) and a connector support (not shown).
  • the top guide 20 is arranged in the injector body 16.
  • the upper guide 20 cooperates with the piston 22 and the needle 14.
  • the piston 22 comprises a magnetic armature 48 and a shaft 50 extending along the longitudinal axis X.
  • the magnetic armature 48 is movable between a first position and a second position defined by the displacement the piston 22, the magnetic armature 48 cooperating with the solenoid 44.
  • the shaft 50 comprises a first end 52 arranged in the bore 42 of the needle and a second end 54 attached to the magnetic armature 48.
  • the piston 22 further comprises a spring seat 55 fixed to the shaft 50 to serve as a support for a return spring 58.
  • the shaft 50 is guided both by the top guide 20 and by a spring stop 61 open in its center.
  • the return spring 58 is arranged in a first high pressure chamber 59 between the seat 55 and the spring abutment 61.
  • the spring abutment 61 is between the first high pressure chamber 59 and a second high pressure chamber 67.
  • the high pressure channel 24 is arranged between an injector inlet mouth (not shown) and injection holes 32 so that the fuel flows through the injector 10 to deliver high pressure fuel to a motor. internal combustion.
  • the high pressure channel 24 comprises a first section arranged 74 in the bore 42 of the needle, a second section 76 arranged in the shaft 50 and a third section 78 arranged in the frame 48.
  • the high pressure channel 24 extends through the armature 48, the shaft 50 and into the needle 14.
  • the injector 10 further comprises a force amplifier 56 arranged between the shaft 50 and the needle 14.
  • the shaft 50 is slidably arranged in the bore 42 of the needle under the action of an electromagnetic force F1 (not shown) generated by the solenoid 44 as well as under the action of a force F2 (no
  • the force amplifier 56 comprises a hydraulic amplification chamber 56 defined in part by an annular shoulder 60 of the shaft 50 of the piston, by a thrust face 62 of the second end 40 of the needle and by faces 63 of the top guide 20.
  • the thrust face 62 has an area A62 greater than an area A60 of the shoulder 60.
  • the amplification chamber 56 amplifies the resulting force Fr (not shown) of the electromagnetic force F1 (not shown) and of the force F2 (not shown) generated by the return spring and this in a ratio which corresponds to the ratio next :
  • Ratio (Dn 2 -DP) / (From 2- PD)> 1 in which the following characteristics represent:
  • Dn is the outside diameter of the needle 14
  • D1 is the inner guide diameter of the shaft 50 measured at the first end of the shaft 50 in contact with the blind axial bore 42 of the needle.
  • Du is the outside diameter of the shaft 50.
  • the shaft 50 further comprises a first damper 64 arranged in the second section 76 of the HP channel 24 so that the first damper 64 slows a pressure wave generated by the frame 48 and then allows to evacuate the overpressure in the first high pressure chamber 59.
  • the damper 64 is a restriction 64 which is arranged close to the first end 52 of the piston shaft.
  • the restriction 64 is defined by at least one hole 64.
  • the section (not shown) of the hole 64 being small, a single hole 64 is sufficient.
  • the section (no shown) of the hole 64 by a plane orthogonal to a longitudinal axis (not shown) of the hole 64 is a circle whose center is located on the longitudinal axis (not shown) of the hole 64.
  • the hole 64 has a diameter between 0 , 2 mm and 1 mm.
  • the restriction 64 may be a plurality of holes 64.
  • the section of the holes 64 is in this case larger than for a single hole.
  • the diameter of the holes 64 is then between 1.5 mm to 3 mm approximately.
  • the shaft 50 further comprises a second damper 66 arranged near the second end 54 of the shaft.
  • the second damper 66 is arranged in the second section 76 of the HP channel 24.
  • the second damper 66 is between the first high pressure chamber 59 and the second high pressure chamber 67.
  • the second damper 66 defines a second damper 66.
  • the second damper 66 is located between the movable magnetic armature 48 and the return spring 58 so that the second damper 66 forming a second restriction 66 slows the movement of the armature 48.
  • the high pressure channel 24 is longitudinal, centered and traversing on either side of the armature 48, the shaft 50 and the needle 14.
  • the HP channel 24 is aligned between the armature 48, the shaft 50 and the bore of the needle 42 so that the fuel flows between an inlet mouth of the injector (not shown) and injection holes 32 of the injector body.
  • the needle 14 comprises a longitudinal recess 70 arranged on an outer surface 72 of the needle.
  • the bottom guide 21 is a guide face arranged in a lower part of the bore 26 of the nozzle body in order to guide the shutter 38 as closely as possible to the seat 31 of the nozzle.
  • the top guide 20 is arranged in the nozzle body 16.
  • the bottom guide 20 is fixed and serves to guide the shaft 50 in the body 16.
  • the complete assembly of the injector 10 consists in assembling together the actuator 18, the nozzle assembly 12, the top guide 20, the piston 22 and the injector bearing body (not shown) by means of a nut. 15. As described in FIG. 1, nut 15 is screwed onto the injector body (not shown).
  • the third section 78 of the HP channel passes through a first face 84 and a second face 86.
  • the third section 78 of the HP channel is inclined in the frame 48. angle of inclination between the longitudinal axis X and the third Section 78 is between 10 and 45 degrees.
  • the third section 78 of the HP channel opens into the second high pressure chamber 67.
  • the second section 76 of the HP channel extends over a portion of the shaft 50 between at least one hole 64 and the first section 74 of the HP channel.
  • the first restriction 64 is at least one hole 64 arranged in the shaft 50.
  • the hole 64 is opening on one side in the first high pressure chamber 59 and on the other side in the second section 76.
  • the first section 74 of the HP channel extends axially inside the needle 14 and opens into a plurality of holes 80 arranged close to the shutter 38 of the needle.
  • the first restriction 64 may be a plurality of holes 64.
  • the third section 78 of the HP channel passes through a first face 84 and a second face 86.
  • the third section 78 of the HP cala is inclined in the frame 48. angle of inclination between the longitudinal axis X and the third section 78 is between 10 and 45 degrees.
  • the second section 76 of the HP channel extends over a portion of the shaft 50 between at least one hole 64 and the first section 74 of the HP channel.
  • the shaft 50 has the length L50 greater than the length L14 of the needle 14.
  • the plurality of holes 80 is arranged in a lower part of the shaft 50 and close to both the first end 52 and the shutter 38 of the needle.
  • the top guide 20 is arranged close to the bottom guide 21.
  • the third section 78 of the HP channel passes through the first face 84 and the second face 86.
  • the third section 78 of the HP channel is inclined in the frame 48.
  • the angle of inclination between the longitudinal axis X and the third section 78 is between 10 and 45 degrees.
  • the difference with the first embodiment is that the third section 78 opens into the second high pressure chamber 67.
  • the first and second dampers 64, 66 are arranged identically in the four embodiments.
  • the injector 10 is arranged within a common rail type fuel injection equipment (not shown) supplying fuel with several injectors.
  • a common rail type fuel injection equipment not shown
  • the inlet mouth of the injector enters the pressurized fuel and, in diesel injection equipment, the pressurization of the diesel fuel can reach 2000 or 3000 bar.
  • the fuel pressure at the inlet of the injector is 2500 bars.
  • the magnetic force creates the electromotive force which attracts the armature 48 upwards in opposition to the return spring 58 which pushes the piston 22 downwards opposite the solenoid 44.
  • the resultant Fr of the electromotive force F1 and the generated force F2 by the return spring 58 will move the piston 22 upwards and consequently the shutter 38 of the needle is itself moved away from the seat 31 of the body. nozzle in open position. Forces Fr, Fl, F2 are not represented.
  • the fuel will flow through the HP channel 24 then passing through the bore 26 of the nozzle body and the fuel will reach the injection holes 32 through which the fuel will arrive in the combustion chamber (not shown).

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Abstract

Injecteur (10) de carburant agencé pour délivrer du carburant à un moteur, l'injecteur comprenant: un corps d'injecteur (16) s'étendant selon un axe longitudinal (X) comprenant un alésage (26) et une chambre haute pression (56) et, une aiguille (14) agencée coulissante dans l'alésage (26) entre un guide haut (20) et un guide bas (21), un piston (22) comprenant une armature (48) magnétique et un arbre (50) s'étendant selon l'axe longitudinal (X), un actionneur (18) comprenant un solénoïde (44) fixe et générant lorsqu'il est électriquement alimenté une force d'ouverture sur l'armature magnétique (48) et, un ressort de rappel (58) générant une force de fermeture sur le piston (22) lorsque le solénoïde (44) n'est pas alimenté, caractérisé en ce que l'injecteur (10) comprend un canal haute pression (24), et en ce que l'injecteur (10) comprend de plus un amplificateur de force (56) agencé entre l'arbre (50) et l'aiguille (14).

Description

Injecteur de carburant DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un injecteur de carburant plus
particulièrement adapté à un équipement d'injection de type « à rampe
commune », l'injecteur lui-même étant pourvu d'une buse dont l'aiguille est directement ouverte ou fermée par un actionneur électromagnétique à bobine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Un injecteur de carburant de l'art antérieur comprend un actionneur à bobine et une armature magnétique agissant directement sur un membre de vanne appelé aussi aiguille de sorte à ouvrir ou fermer des trous d'injection de carburant.
Un tel injecteur impose une aiguille hydrauliquement équilibrée, ou quasiment équilibrée, de sorte que la force relativement faible exercée par l'actionneur à solénoïde soit suffisante pour mouvoir ladite aiguille. L'aiguille est coulissante à l'intérieur d'un alésage d'un corps de buse d'injecteur, dans lequel une extrémité de l'aiguille est agencée de manière étanche avec un siège de buse prévu sur une surface interne de l'alésage du corps de buse, afin de contrôler l'alimentation en carburant à travers des trous d'injection situés à travers la paroi du corps de buse. Le carburant est à haute pression et circule dans l'injecteur du canal d'entrée vers les trous d'injection. La pression exercée sur le siège de buse crée des déformations qui génèrent des variations de distribution de pression de carburant dans les trous d'injection et de plus la pression d'ouverture de l'aiguille dans la chambre de contrôle varie à une pression donnée. La technologie action directe vise à réduire la dérive précoce mais elle ne la supprime pas complètement. L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui résout ces inconvénients.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant une solution simple et économique.
Dans ce but, l'invention propose un injecteur de carburant agencé pour délivrer du carburant haute pression à un moteur à combustion interne via des trous d'injection. L'injecteur comprend un corps d'injecteur s'étendant selon un axe longitudinal un alésage et une chambre haute pression et une aiguille agencée coulissante dans l'alésage entre un guide haut et un guide bas. L'aiguille s'étend entre une première extrémité pourvue d'un obturateur de vanne et une deuxième extrémité pourvue d'un alésage débouchant. De plus l'aiguille peut se déplacer entre une position ouverte et une position fermée. L'injecteur comprend de plus un piston comprenant une armature magnétique et un arbre s 'étendant selon l'axe longitudinal entre une première extrémité et une deuxième extrémité distante fixée à l'armature magnétique. De plus l'injecteur comprend un actionneur comprenant un solénoïde fixe et générant lorsqu'il est électriquement alimenté une force d'ouverture sur l'armature magnétique et un ressort de rappel générant une force de fermeture sur le piston lorsque le solénoïde n'est pas alimenté. L'injecteur comprend de plus un canal haute pression s'étendant entre une bouche d'entrée de l'injecteur et les trous d'injection, le canal haute pression comprenant un premier tronçon s'étendant dans l'aiguille, un deuxième tronçon s'étendant dans l'arbre et un troisième tronçon s'étendant dans l'armature. L'injecteur comprend de plus la première extrémité de l'arbre est guidée dans l'alésage de l'aiguille. De plus l'injecteur comprend un amplificateur de force agencé entre l'arbre et l'aiguille , le piston se déplaçant sous l'action d'une force électromagnétique générée par le solénoïde ainsi que sous l'action d'une force générée par le ressort de rappel de sorte que la résultante des deux forces est appliquée sur le piston est transmise et amplifiée à l'aiguille.
Dans un premier mode de réalisation, l'amplificateur de force comprend une chambre hydraulique d'amplification définit en partie par un épaulement annulaire de l'arbre du piston et par une face de poussée de la deuxième extrémité de l'aiguille, la dite face de poussée ayant une aire supérieure à l'aire de l'épaulement. L'arbre comprend de plus un premier amortisseur agencé dans le deuxième tronçon du canal HP de sorte que le premier amortisseur ralentit une onde de pression générée par l'armature et permet d'évacuer la surpression vers la première chambre haute pression. Le premier amortisseur définit au moins un trou calibré formant une restriction entre le canal haute pression et la première chambre haute pression. L'arbre comprend de plus un deuxième amortisseur agencé dans le deuxième tronçon du canal HP, entre la première chambre haute pression et une deuxième chambre haute pression de sorte que le deuxième amortisseur ralentit le déplacement de l'armature. Le deuxième amortisseur définit un espace annulaire entre un alésage guidant de la butée de ressort et une face extérieure de l'arbre. Dans le premier mode de réalisation le canal haute pression est longitudinal, centré et traversant l'armature de part en part, traversant l'arbre de part en part et traversant l'aiguille, le canal HP étant aligné entre l'armature, l'arbre et l'alésage de l'aiguille de sorte à ce que le carburant circule entre une bouche d'entrée de l'injecteur et des trous d'injection du corps d'injecteur. L'alésage borgne de l'aiguille débouche dans des trous traversants et débouchants dans l'alésage du corps de buse, les trous étant distants de l'obturateur.
Dans un second mode de réalisation le troisième tronçon du canal HP est traversant et incliné dans l'armature, le troisième tronçon étant débouchant dans la deuxième chambre haute pression. Le canal HP s'étend sur le deuxième tronçon de l'arbre, le canal HP traversant axialement le premier tronçon de l'aiguille. Le canal HP est débouchant dans les trous agencés proches de l'obturateur.
Dans un troisième mode de réalisation le troisième tronçon du canal HP est traversant et incliné dans l'armature, le troisième tronçon étant débouchant dans la deuxième chambre haute pression. L'aiguille définit une longueur inférieure à une longueur de l'arbre et dans lequel le guide haut est agencé proche du guide bas. La chambre d'amplification est agencée proche de l'obturateur. Le canal HP s'étend sur le deuxième tronçon de l'arbre et traverse axialement l'aiguille débouchant dans les trous débouchants et agencés proches de l'obturateur.
Dans un quatrième mode de réalisation, le troisième tronçon du canal HP est traversant et incliné dans l'armature, le troisième tronçon étant débouchant dans la deuxième chambre haute pression. Le canal HP s'étend sur le deuxième tronçon de l'arbre et traverse axialement l'aiguille dans l'alésage débouchant dans les trous, les trous étant débouchants dans l'alésage du corps de buse. 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 et sur lesquels:
- La figure 1 est une vue en coupe partielle d'un injecteur selon un premier mode de réalisation
-La figure 2 est une vue en coupe agrandie de la chambre d'amplification
-La figure 3 est une vue en coupe partielle d'un injecteur selon un deuxième mode de réalisation.
-La figure 4 est une vue en coupe partielle d'un injecteur selon un troisième mode de réalisation.
-La figure 5 est une vue en coupe partielle d'un injecteur selon un quatrième mode de réalisation. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
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 des figures 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. De plus le terme proche sera utilisé dans le sens de peu éloigné, voisin tel qu'il est mentionné dans le dictionnaire Larousse.
Un injecteur 10 de carburant représenté dans la figure 1 est décrit succinctement de sorte à identifier les principaux composants. L'injecteur 10 s'étend selon un axe principal longitudinal X, et comprend de bas en haut, selon le sens conventionnel et non limitatif des figures, un ensemble de buse 12 comprenant un membre de vanne 14 ou appelé communément aiguille 14 et un corps de buse 16, un actionneur 18, un guide haut 20, un piston 22 agencé coulissant dans le guide haut 20 et un canal haute pression 24 appelé aussi canal HP 24.
Comme il est décrit dans la figure 1, le corps d'injecteur 16 est pourvu d'un alésage 26 s'étendant selon un axe longitudinal X, entre une première extrémité 28 pourvue d'un siège 31, d'un sac 30 muni d'une pluralité de trous d'injection 32 et une deuxième extrémité 34 d'où débouche l'alésage 26.
L'aiguille 14 est agencée coulissante dans le corps de buse 16 entre une position ouverte et une position fermée. L'aiguille 14 s'étend selon l'axe X entre une première extrémité 36 pourvue d'un obturateur de vanne 38 appelé communément obturateur 38 et une deuxième extrémité 40 pourvue d'un alésage 42 borgne longitudinal débouchant.
L'actionneur 18 comprend un solénoïde 44 fixe dans le corps 16 d'injecteur, une entretoise 46 amagnétique afin d'isoler magnétiquement et d'aligner le corps d'injecteur 16 avec un corps porte injecteur (non représenté) comprenant un raccord haute pression (non représenté) et un support connecteur (non représenté).
Selon la figure 1 , le guide haut 20 est agencé dans le corps d'injecteur 16. Le guide haut 20 coopère avec le piston 22 et l'aiguille 14.
Comme décrit dans les figures 1 et 2, le piston 22 comprend une armature 48 magnétique et un arbre 50 s'étendant selon l'axe longitudinal X. L'armature magnétique 48 est mobile entre une première position et une deuxième position définies par le déplacement du piston 22, l'armature magnétique 48 coopérant avec le solénoïde 44. L'arbre 50 comprend une première extrémité 52 agencée dans l'alésage 42 de l'aiguille et une deuxième extrémité 54 fixée à l'armature magnétique 48. Le piston 22 comprend de plus un siège 55 de ressort fixé sur l'arbre 50 afin de servir d'appui à un ressort de rappel 58. L'arbre 50 est guidé à la fois par le guide haut 20 et par une butée de ressort 61 ouvert en son centre. Le ressort de rappel 58 est agencé dans une première chambre haute pression 59 compris entre le siège 55 et la butée de ressort 61. La butée de ressort 61 est compris entre la première chambre haute pression 59 et une deuxième chambre haute pression 67.
Le canal haute pression 24 est agencé entre une bouche d'entrée de Γ injecteur (non représenté) et des trous d'injection 32 de sorte à ce que le carburant circule dans Γ injecteur 10 afin de délivrer du carburant haute pression à un moteur à combustion interne. Le canal haute pression 24 comprend un premier tronçon agencé 74 dans l'alésage 42 de l'aiguille, un deuxième tronçon 76 agencé dans l'arbre 50 et un troisième tronçon 78 agencé dans l'armature 48. Dans un premier mode de réalisation et selon les figures 1 et 2, le canal haute pression 24 s'étend au travers de l'armature 48, de l'arbre 50 et dans l'aiguille 14. L'injecteur 10 comprend de plus un amplificateur de force 56 agencé entre l'arbre 50 et l'aiguille 14. L'arbre 50 est agencé coulissant dans l'alésage 42 de l'aiguille sous l'action d'une force électromagnétique Fl (non représentée) générée par le solénoïde 44 ainsi que sous l'action d'une force F2 (non
représentée) générée par le ressort de rappel 58. La force exercée sur le piston 22 est une résultante Fr (non représentée) des forces Fl, F2 (non représentées) qui est intégralement transmise à l'aiguille 14. La force résultante Fr est la somme vectorielle de la force électromagnétique Fl et de la force F2 générée par le ressort de rappel 58 que subit le piston 22. L'amplificateur de force 56 comprend une chambre hydraulique d'amplification 56 définit en partie par un épaulement 60 annulaire de l'arbre 50 du piston, par une face 62 de poussée de la deuxième extrémité 40 de l'aiguille et par des faces 63 du guide haut 20. La face 62 de poussée a une aire A62 supérieure à une aire A60 de l'épaulement 60. La chambre d'amplification 56 amplifie la force résultante Fr (non représenté) de la force électromagnétique Fl (non représentée) et de la force F2 (non représentée) générée par le ressort de rappel et cela dans un rapport qui correspond au ratio suivant :
Ratio = (Dn2 -DP) / (Du2-DP) > 1 dans lequel les caractéristiques suivantes représentent :
Dn est le diamètre extérieur de l'aiguille 14,
Dl est le diamètre de guidage intérieur de l'arbre 50 mesuré à la première extrémité de l'arbre 50 en contact avec l'alésage 42 axial borgne de l'aiguille. Du est le diamètre extérieur de l'arbre 50.
Comme décrit dans les figures 1 et 2, l'arbre 50 comprend de plus un premier amortisseur 64 agencé dans le deuxième tronçon 76 du canal HP 24 de sorte à ce que le premier amortisseur 64 ralentit une onde de pression générée par l'armature 48 et permet ensuite d'évacuer la surpression dans la première chambre haute pression 59. Selon la figure 1, l'amortisseur 64 est une restriction 64 qui est agencée proche de la première extrémité 52 de l'arbre du piston. La restriction 64 est définie par au moins un trou 64. Dans ce mode de réalisation la section (non représenté) du trou 64 étant petite, un seul trou 64 est suffisant. La section (non représenté) du trou 64 par un plan orthogonal à un axe longitudinal (non représenté) du trou 64 est un cercle dont le centre est situé sur l'axe longitudinal (non représenté) du trou 64. Le trou 64 présente un diamètre compris entre 0,2 mm et 1 mm. Dans une alternative à ce mode de réalisation la restriction 64 peut être une pluralité de trous 64. La section des trous 64 est dans ce cas plus grande que pour un seul trou. Le diamètre des trous 64 est alors compris entre 1,5 mm à 3 mm environ. Comme décrit dans la figure 1, l'arbre 50 comprend de plus un deuxième amortisseur 66 agencé proche de la deuxième extrémité 54 de l'arbre. Le deuxième amortisseur 66 est agencé dans le deuxième tronçon 76 du canal HP 24. Le deuxième amortisseur 66 est compris entre la première chambre haute pression 59 et la seconde chambre haute pression 67. Comme décrit dans la figure 1 , le deuxième amortisseur 66 définit un espace annulaire entre un alésage guidant 82 de la butée de ressort 61 et une face extérieure 69 de l'arbre. Le deuxième amortisseur 66 est situé entre l'armature 48 magnétique mobile et le ressort de rappel 58 de sorte que le deuxième amortisseur 66 formant une deuxième restriction 66 ralentit le déplacement de l'armature 48. Le canal haute pression 24 est longitudinal, centré et traversant de part et d'autre de l'armature 48, de l'arbre 50 et de l'aiguille 14. Le canal HP 24 est aligné entre l'armature 48, l'arbre 50 et l'alésage de l'aiguille 42 de sorte à ce que le carburant circule entre une bouche d'entrée de l'injecteur (non représenté) et des trous d'injection 32 du corps d'injecteur. L'aiguille 14 comprend un évidement 70 longitudinal agencé sur une surface 72 externe de l'aiguille. Le guide bas 21 est une face de guidage agencée dans une partie basse de l'alésage 26 du corps de buse afin de guider au plus près l'obturateur 38 sur le siège 31 de buse. Le guide haut 20 est agencé dans le corps de buse 16. Le guide bas 20 est fixe et sert à guider l'arbre 50 dans le corps 16.
L'assemblage complet de l'injecteur 10 consiste à assembler ensemble l'actionneur 18, l'ensemble de buse 12, le guide haut 20, le piston 22 et le corps porte injecteur (non représenté) à l'aide d'un écrou 15. Comme décrit dans la figure 1, Γ écrou 15 se visse sur le corps porte injecteur (non représenté).
Dans un deuxième mode de réalisation et comme décrit dans la figure 3, le troisième tronçon 78 du canal HP est traversant entre une première face 84 et une deuxième face 86. Le troisième tronçon 78 du canal HP est incliné dans l'armature 48. L'angle d'inclinaison entre l'axe longitudinal X et le troisième tronçon 78 est compris entre 10 et 45 degrés. Le troisième tronçon 78 du canal HP débouche dans la deuxième chambre haute pression 67. Le deuxième tronçon 76 du canal HP s'étend sur une portion de l'arbre 50 entre au moins un trou 64 et le premier tronçon 74 du canal HP. Selon la figure 3, la première restriction 64 est au moins un trou 64 agencé dans l'arbre 50. Le trou 64 est débouchant d'un côté dans la première chambre haute pression 59 et de l'autre côté dans le deuxième tronçon 76. Le premier tronçon 74 du canal HP s'étend axialement à l'intérieur de l'aiguille 14 et débouche dans une pluralité de trous 80 agencée proche de l'obturateur 38 de l'aiguille. Dans une alternative au deuxième mode de réalisation, la première restriction 64 peut être une pluralité de trous 64.
Dans un troisième mode de réalisation et comme décrit dans la figure 4, le troisième tronçon 78 du canal HP est traversant entre une première face 84 et une deuxième face 86. Le troisième tronçon78 du cala HP est incliné dans l'armature 48. L'angle d'inclinaison entre l'axe longitudinal X et le troisième tronçon 78 est compris entre 10 et 45 degrés. Le deuxième tronçon 76 du canal HP s'étend sur une portion de l'arbre 50 entre au moins un trou 64 et le premier tronçon 74 du canal HP. L'arbre 50 a la longueur L50 supérieure à la longueur L14 de l'aiguille 14. La pluralité de trous 80 est agencée dans une partie basse de l'arbre 50 et proche à la fois de la première extrémité 52 et de l'obturateur 38 de l'aiguille. Le guide haut 20 est agencé proche du guide bas 21.
Dans un quatrième mode de réalisation et comme décrit dans la figure 5, le troisième tronçon 78 du canal HP est traversant entre la première face 84 et la deuxième face 86. Le troisième tronçon 78 du canal HP est incliné dans l'armature 48. L'angle d'inclinaison entre l'axe longitudinal X et le troisième tronçon 78 est compris entre 10 et 45 degrés. La différence avec le premier mode de réalisation est que le troisième tronçon 78 débouche dans la deuxième chambre haute pression 67. Le premier et le deuxième amortisseur 64, 66 sont agencés de manière identique dans les quatre modes de réalisation.
Le fonctionnement de l'injecteur 10 est maintenant succinctement présenté en référence aux figures 1 à 4.
L'injecteur 10 est agencé au sein d'un équipement d'injection de carburant de type à rampe commune (non représenté) alimentant en carburant sous pression plusieurs injecteurs. Par la bouche d'entrée de l'injecteur (non représenté) entre donc du carburant pressurisé et, dans un équipement d'injection diesel la pressurisation du carburant diesel peut atteindre 2000 ou 3000 bars. Pour illustrer ce fonctionnement il est choisi arbitrairement que la pression du fuel en entrée de l'injecteur est de 2500 bars.
Lorsque le solénoïde est alimenté, le carburant entre par le canal HP 24,
L'effort magnétique crée la force électromotrice qui attire l'armature 48 vers le haut en opposition au ressort de rappel 58 qui repousse le piston 22 vers le bas à l'opposé du solénoïde 44 . La résultante Fr des 2 force électromotrice Fl et force générée F2 par le ressort de rappel 58 va déplacer le piston 22 vers le haut et par voie de conséquence l'obturateur 38 de l'aiguille est lui-même éloigné du siège 31 du corps de buse en position ouverte. Les forces Fr, Fl, F2 ne sont pas représentés. Ainsi le carburant va circuler à travers le canal HP 24 traversant ensuite l'alésage 26 du corps de buse puis le carburant va atteindre les trous d'injection 32 par lesquels le carburant arrivera dans la chambre de combustion (non représenté) .
Lorsque le solénoïde 44 n'est pas alimenté, la force électromagnétique Fl(non représenté) est interrompue et la force générée F2 par le ressort de rappel 58 va déplacer le piston 22 vers le bas et par voie de conséquence l'obturateur 38 va venir au contact du siège 31 afin de fermer les trous d'injection 32 du corps de buse.
LISTE DES REFERENCES UTILISEES
10 injecteur
12 ensemble de buse
14 aiguille
15 écrou
16 corps de buse
18 actionneur
20 guide haut
21 guide bas
22 piston
24 canal HP
26 alésage du corps d'injecteur
28 première extrémité du corps
30 sac
31 siège 32 trous d'injection
34 deuxième extrémité du corps
36 première extrémité de l'aiguille
38 obturateur
40 deuxième extrémité de l'aiguille
42 alésage de l'aiguille
44 solénoïde
46 entretoise
48 armature
50 arbre
52 première extrémité de l'arbre
54 deuxième extrémité de l'arbre
55 siège de ressort
56 amplificateur de force
58 ressort de rappel
59 première chambre haute pression
60 épaulement
61 butée de ressort
62 face de poussée
63 faces du guide haut
64 première restriction
66 deuxième restriction
67 deuxième chambre haute pression
69 surface extérieure de l'arbre
70 évidement
72 surface externe de l'aiguille
74 premier tronçon
76 deuxième tronçon
78 troisième tronçon
80 trou
82 alésage guidant de la butée de ressort
84 Première face de l'armature
86 Deuxième face de l'armature
X axe longitudinal
A60 aire de l'épaulement
A62 aire de la face de poussée
L50 longueur de l'arbre
L14 Longueur de l'aiguille

Claims

REVENDICATIONS
1. Injecteur (10) de carburant agencé pour délivrer du carburant haute pression à un moteur à combustion interne via des trous d'injection (32), l'injecteur comprenant:
un corps d'injecteur (16) s'étendant selon un axe longitudinal (X) comprenant un alésage (26) et une chambre haute pression (56) et,
une aiguille (14) agencée coulissante dans l'alésage (26) entre un guide haut (20) et un guide bas (21), l'aiguille (14) s'étendant entre une première extrémité (36) pourvue d'un obturateur de vanne (38) et une deuxième extrémité (40) pourvue d'un alésage (42) débouchant, l'aiguille (14) pouvant se déplacer entre une position ouverte et une position fermée,
un piston (22) comprenant une armature (48) magnétique et un arbre (50) s'étendant selon l'axe longitudinal (X) entre une première extrémité (52) et une deuxième extrémité (54) distante fixée à l'armature magnétique (48),
un actionneur (18) comprenant un solénoïde (44) fixe et générant lorsqu'il est électriquement alimenté une force d'ouverture sur l'armature magnétique (48) et,
un ressort de rappel (58) générant une force de fermeture sur le piston (22) lorsque le solénoïde (44) n'est pas alimenté,
caractérisé en ce que l'injecteur (10) comprend de plus un canal haute pression (24) s'étendant entre une bouche d'entrée de l'injecteur (10) et les trous d'injection (32), le canal haute pression (24) comprenant un premier tronçon (74) s'étendant dans l'aiguille (14), un deuxième tronçon (76 ) s'étendant dans l'arbre (50) et un troisième tronçon (78) s'étendant dans l'armature (48) et,
en ce que la première extrémité (52) de l'arbre est guidée dans l'alésage (42) de l'aiguille et,
en ce que l'injecteur (10) comprend de plus un amplificateur de force (56) agencé entre l'arbre (50) et l'aiguille (14), le piston (22) se déplaçant sous l'action d'une force électromagnétique (Fl) générée par le solénoïde (44) ainsi que sous l'action d'une force (F2) générée par le ressort de rappel (58) de sorte que la résultante des forces (Fr) appliquée sur le piston (50) est transmise et amplifiée à l'aiguille (14), l'amplificateur de force (56) comprenant une chambre hydraulique d'amplification (56) définit en partie par un épaulement (60) annulaire de l'arbre (50) du piston et par une face (62) de poussée de la deuxième extrémité (40) de l'aiguille, la dite face (62) de poussée ayant une aire (A62) supérieure à l'aire (A60) de Pépaulement.
2. Injecteur de carburant (10) selon la revendication précédente dans lequel l'arbre (50) comprend de plus un premier amortisseur (64) agencé dans le deuxième tronçon (76) du canal HP de sorte que le premier amortisseur (64) ralentit une onde de pression générée par l'armature (48) et permet d'évacuer la surpression vers une première chambre haute pression (59).
3. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 2 dans lequel le premier amortisseur (64) définit au moins un trou (64) calibré formant une première restriction (64) entre le canal haute pression (24) et la première chambre haute pression (59) .
4. Injecteur de carburant (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'arbre (50) comprend de plus un deuxième amortisseur (66) agencé dans le deuxième tronçon (76) du canal HP, entre la première chambre haute pression (59) et une deuxième chambre haute pression (67) de sorte que le deuxième amortisseur (66) ralentit le déplacement de l'armature (48).
5. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 4 dans lequel le deuxième amortisseur (66) définit un espace annulaire entre un alésage guidant (82) de la butée de ressort (61) et une face extérieure (69) de l'arbre.
6. Injecteur de carburant (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le canal haute pression (24) est longitudinal, centré et traversant l'armature (48) de part en part, traversant l'arbre (50) de part en part et traversant l'aiguille (14), le canal HP (24) étant aligné entre l'armature (48), l'arbre (50) et l'alésage (42) de l'aiguille de sorte à ce que le carburant circule entre une bouche d'entrée de l'injecteur et des trous d'injection (32) du corps d'injecteur.
7. Injecteur de carburant (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le troisième tronçon (78) du canal HP est traversant et incliné dans l'armature (48), le troisième tronçon (78) étant débouchant dans la deuxième chambre haute pression (67).
8. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 7 dans lequel le canal HP (24) s'étend sur le deuxième tronçon (76) de l'arbre, le canal HP (24) traversant axialement le premier tronçon (74) de l'aiguille (14).
9. Injecteur de carburant (10) selon la revendication 8 dans lequel le canal HP (24) est débouchant dans les trous (80) agencés proches de l'obturateur (38).
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