FR2494344A1

FR2494344A1 - Injecteur de carburant pour moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2494344A1
Application number: FR8121454A
Authority: FR
Inventors: Robert Thomas John Skinner; John William Clegg
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1982-05-21
Also published as: DE3145877A1; IT1139256B; IT8124579A0; US4413780A; AR227942A1; JPS57110770A; BR8107336A; IN155083B; ES269683U; ZA816801B; ES269683Y

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE A L'INDUSTRIE AUTOMOBILE. L'INJECTEUR COMPREND UN CORPS COMPORTANT UNE ADMISSION DE CARBURANT, UN ELEMENT DE SOUPAPE A RESSORT QUI PEUT COULISSER A L'INTERIEUR DU CORPS, UN ALESAGE 11 TRAVERSANT LE CORPS 10 ET RELIE A L'ADMISSION DE CARBURANT, L'ALESAGE DELIMITANT A SON EXTREMITE EXTERIEURE UNE PARTIE REDUITE DE GUIDAGE DE SOUPAPE, L'ELEMENT DE SOUPAPE 16 ETANT PLACE DANS L'ALESAGE ET COMPORTANT UNE PARTIE TERMINALE EXTERIEURE 18 GUIDEE DANS SON DEPLACEMENT PAR LA PARTIE DE GUIDAGE DE SOUPAPE, L'ELEMENT DE SOUPAPE ETANT POUSSE VERS L'EXTERIEUR PAR LE RESSORT ET UN ORIFICE DE SORTIE DE CARBURANT 23 ETANT FORME DANS LA PARTIE TERMINALE EXTERIEURE DE L'ELEMENT DE SOUPAPE ET AYANT SON EXTREMITE AMONT DISPOSEE DE FACON A ETRE RECOUVERTE PAR LA PARTIE DE GUIDAGE DE SOUPAPE DE L'ALESAGE LORSQUE L'ELEMENT DE SOUPAPE EST DANS SA POSITION FERMEE. APPLICATION AUX MOTEURS A COMBUSTION INTERNE OU A EXPLOSION.

Description

i

INJECTEUR DE CARBURANT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE

La présente invention concerne les injecteurs de car-

burant pour moteurs à combustion interne, du type comprenant un corps comportant une admission de carburant qui, en servi- ce, est reliée à une source de carburant à haute pression, un élément de soupape chargé élastiquement qui peut coulisser à l'intérieur du corps, ledit élément de soupape délimitant une surface contre laquelle le carburant sous pression peut agir

en soulevant l'élément de soupape pour le faire venir en po-

sition ouverte à l'encontre de la charge élastique, permet-

tant ainsi au carburant de couler vers un orifice de sortie.

Les injecteurs du type précités sont bien connus dans la technique. La forme d'injecteur la plus commune comporte un corps dans lequel est formé un alésage borgne délimitant le siège de soupape. L'élément de soupape peut coulisser à l'intérieur de cet alésage et à une forme qui lui permet de coopérer avec le siège en empêchant le carburant de couler au-delà du siège et de traverser l'orifice de sortie. De tels injecteurs étaient autrefois équipés d'une petite chambre connue dans la technique sous le nom de "sac". Cette chambre était située en aval du siège et, bien que de diamètre plus

petit que l'alésage, pouvait être considérée comme consti-

tuant l'extrémité aveugle de l'alésage. L'orifice était formé dans la paroi de la chambre. Il est bien connu que le volume de la chambre devait être maintenu aussi petit que possible afin de réduire au minimum le volume de carburant qui fuyait

par l'orifice après que l'élément de soupape était venu s'ap-

pliquer sur son siège. Il n'est pas possible d'éliminer tota-

lement une telle chambre et, afin d'empêcher le carburant de couler après la fermeture de l'élément de soupape, il a été proposé de disposer l'orifice de telle sorte qu'il parte du

siège et soit par conséquent recouvert par l'élément de sou-

pape lorsque ce dernier occupe sa position fermée. Ainsi, quand l'élément de soupape est fermé, il n'est pas possible

au carburant de couler vers l'orifice.

Un inconvénient présenté par le type précité d'injec-

teur est que, même avec le type dans lequel l'orifice part du siège, l'orifice a une section constante. Par suite, au cours du déplacement initial de l'élément de soupape à l'opposé de son siège, le débit de carburant est étranglé par l'élément de soupape, et cela se traduit par une mauvaise atomisation du carburant. Le même effet se produit pendant la fermeture de l'élément de soupape lorsqu'il vient s'appliquer sur son siège. Afin de surmonter les problèmes posés par la présence du "sac" et par l'effet d'étranglement du siège, il a été proposé de faire en sorte que l'élément de soupape se déplace

dans l'autre sens à l'opposé de l'action de la charge élasti-

que. L'orifice est formé dans ce cas dans la partie de l'élé-

ment de soupape qui se trouve à découvert au-delà de l'extré-

mité de l'alésage lorsque l'élément de soupape est dans sa position ouverte. L'orifice est recouvert par la paroi de l'alésage lorsque l'élément de soupape occupe sa position fermée, et l'orifice est alimenté en carburant par un passage

qui est ménage dans l'élément de soupape. Avec un tel agence-

ment, la section de l'orifice augmente à partir de 0 à mesure

que l'élément de soupape se déplace vers sa position d'ouver-

ture totale, et par suite on obtient une meilleure atomisa-

tion du carburant pendant les périodes critiques d'ouverture et de fermeture de l'injecteur. Il en est ainsi parce que la section de l'orifice est variable et que la restriction d'écoulement imposée par la relation bien connue entre la pression, le débit et le carré de la section de l'orifice ne s'applique pas. De grands volumes de carburant peuvent par conséquent être délivrés en un laps de temps donné sans qu'il soit nécessaire qu'il y ait ce nautes pressions, et inversement le même

volume de carburant peut être délivré en un temps plus court.

Avec cette forme d'injecteur, l'élément de soupape est exposé à une contrainte de traction du fait de la pression de

carburant qui règne à l'intérieur du passage. Cette con-

trainte, d e à l'onde de choc dans la colonne de carburant

provenant de la pompe à carburant, peut être très importante-

et la conception de l'élément de soupape doit être étudiée

avec le plus grand soin.

L'objectif de la présente invention est de fournir un

injecteur de carburant sous une forme simple et commode.

Selon l'invention, un injecteur de carburant du type spécifié ci-dessus comprend un alésage traversant le corps et relié à ladite admission, cet alésage délimitant une partie réduite de guidage de soupape à son extrémité extérieure, le-

dit élément de soupape étant situé à l'intérieur dudit alésa-

ge et comportant une partie terminale extérieure guidée dans son déplacement par ladite partie de guidage de soupape, l'élément de soupape étant poussé vers l'extérieur par ledit moyen élastique et ledit orifice étant formé dans la partie

terminale extérieure de l'élément de soupape et ayant son ex-

trémité amont disposée de façon à être recouverte par ladite partie de guidage de soupape de l'alésage lorsque l'élément de soupape occupe sa position fermée, ladite extrémité amont de l'orifice étant ouverte sur l'alésage pour permettre au

carburant de traverser l'orifice tandis que l'élément de sou-

pape se déplace vers sa position ouverte.

On va maintenant décrire un exemple de réalisation

d'un injecteur de carburant conforme à l'invention, en se re-

portant aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une élévation latérale en coupe d'un injecteur selon l'invention,

Les figures 2, 3 et 4 sont des vues en coupe, à échel-

le agrandie, d'une partie de l'injecteur représenté sur la figure 1, respectivement dans la position fermée et dans deux positions ouvertes,

Les figures 5 et 6 sont des vues similaires aux figu-

res 3 et 4, représentant une variante de l'injecteur de la figure 1, et

La figure 7 est une vue similaire à la figure 6, re-

présentant une autre variante de l'injecteur selon l'inven-

tion.

L'injecteur comprend un corps 10 de forme cylindrique à gra-

din qui, en service, est fixé sur un porte-injecteur au moyen d'un écrou à chapeau qui s'engage sur le gradin délimité sur

le corps. Dans le corps est formé un alésage axial 11 qui dé-

limite à l'une de ses extrémités une partie de guidage 12, et à son autre extrémité une autre partie de guidage 13 (figure

- 2), laquelle a un diamètre plus petit que la partie princi-

pale de l'alésage 11. La partie de guidage 12 a un diamètre légèrement plus grand que la partie principale de l'alésage 11, et près de la partie de guidage il est défini une chambre

annulaire 14 qui est reliée au moyen d'un passage 15 d'ali-

mentation en carburant à une admission de carburant formée dans le porteinjecteur, l'admission de carburant étant, en

service, reliée à la sortie d'une pompe d'injection de carbu-

rant à haute pression.

A l'intérieur de l'alésage est placé un élément de soupape 16. La partie principale de cet élément de soupape

délimite un jeu annulaire avec la partie principale de l'alé-

sage 11. L'élément de soupape comporte une partie 17 qui peut

coulisser à l'intérieur de la partie de guidage 12 de l'alé-

sage, et une partie terminale extérieure 18 (Figure 2) qui peut coulisser à l'intérieur de la partie de guidage 13 de l'alésage. L'élément de soupape comporte une partie réduite 19 qui, en service, s'enfonce dans la chambre délimitée dans le

porte-injecteur et-dans laquelle est placé un ressort de com-

pression à boudin 19A qui agit sur l'élément de soupape dans

-un sens propre à pousser vers l'extérieur l'élément de soupa-

pe. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, la course de l'élément de soupape vers l'extérieur est limitée au moyen d'une surface de siège 20 (Figure 2) qui est délimitée entre

la partie 11 de l'alésage et la partie de guidage 13. L'élé-

ment de soupape 16 a une forme qui lui permet de coopérer avec le siège et, une fois que cette coopération est établie,

on considère que l'élément de soupape se trouve dans sa posi-

tion fermée. C'est la position qui est représentée sur les

Figures 1 et 2.

Comme on le voit d'après les-Figures 1 et 2, dans la

position fermée la partie terminale extérieure 18 fait légè-

rement saillie au-delà du corps 10, mais cela n'est pas abso-

lument nécessaire. Dans l'extrémité de l'élément de soupape est ménagé un évidement 21. L'évidement 21 comporte une par tie cylindrique droite formant orifice et une paroi de base plate de diamètre plus petit que la partie formant orifice et, dans cet exemple une surface de raccordement inclinée 22 qui peut cependant avoir une forme incurvée. Sur la surface de raccordement débouchent plusieurs trous délimitant des orifices de sortie 23, et les extrémitésen amont de ces orifi-

ces se terminent sur la surface de la partie terminale exté-

rieure 18 de l'élément de soupape. Les orifices sont disposés de telle sorte que leurs extrémitésen amont sont recouvertes par la surface de la partie réduite 13 de guidage de soupape lorsque l'élément de soupape occupe sa position fermée. Dans l'exemple représenté sur les Figures 2, 3 et 4, les axes géométriques des orifices se coupent en un point commun sur

l'axe géométrique de l'élément de soupape.

Lorsque du carburant sous pression arrive par le pas-

sage 15, la pression du carburant agit sur l'élément de sou-

pape dans un sens propre à. déplacer l'élément de soupape à l'encontre de l'action du ressort de compression à boudin et, ce faisant, l'élément de soupape est soulevé du siège. Aucun passage de carburant par les orifices n'a lieu avant que les extrémités en amont des orifices soient en communication avec

l'alésage 11. Cela est représenté sur la figure 3, o les ex-

trémitésen amont des orifices, viennent d'être découverts et le carburant s'écoule par les orifices. Les jets de carburant

se heurtent mutuellement en créant une configuration de pul-

vérisation désignée par le repère numérique 24. Le carburant

se trouve finalement atomisé, et cela est idéal pour le ra-

lenti du moteur et aussi pour le début de l'injection. Par ailleurs, il est possible qu'un moteur équipé de cette forme d'injecteur n'ait pas besoin d'un excès de carburant pour le démarrage. A mesure que l'élément de soupape s'éloigne de son

siège, la section des orifices en communication avec l'alésa-

ge 11 augmente, et un jet de carburant plus pénétrant passe

par chaque orifice. Par suite, la configuration de pulvérisa-

tion prend une forme différente, la configuration générale-

ment sphérique qui est représentée pour le repère numérique sous la figure 3 se transformant en une configuratin allongée représentée par le repère numérique 25 sur la figure 4. La

perte de charge dans les orifices reste pratiquement constan-

te, et c'est là le grand avantage de ce type d'injecteur. Par

ailleurs, les orifices 23, lorsque l'élément de soupape occu-

pe sa position fermée, sont nettement en retrait, si bien que l'on peut s'attendre à ce que l'élément de soupape, et en particulier sa partie terminale extérieure 18, n'atteindra pas une température aussi élevée que dans le cas d'un élément de soupape ouvrant sur l'extérieur, dans lequel les orifices sont formés dans l'élément de soupape et alimentés au moyen

d'un passage ménagé à l'intérieur de l'élément de soupape.

Il est possible d'éliminer le siège, mais si cela est fait un autre agencement quelconque doit impérativement être prévu pour limiter la course de l'élément de soupape vers l'extérieur sous l'effet du ressort. Par ailleurs, on se rend compte que, lorsque l'élément de soupape vient s'appliquer

sur son siège à la fin de l'émission de carburant par la pom-

pe à injection correspondante, le choc tend à éjecter le car-

burant éventuellement restant dans les orifices 23, si bien

que le risque que les orifices soient bouchés par du carbu-

rant carbonisé se trouve réduit au minimum.

Dans l'agencement représenté sur les figures 5 et 6, les axes géométriques des orifices 26 ne coupent pas l'axe géométrique de l'élément de soupape en un point commun. Comme on le voit d'après les vues en bout des figures 5 et 6, les orifices sont ainsi disposés que les jets de carburant qui en sortent ne se heurtent pas mutuellement. Par suite, quatre

jets de carburant sortent de l'injecteur. La figure 5 repré-

sente la forme du jet lorsque les orifices 26 viennent tout juste de s'ouvrir, tandis que la figure 6 représente la forme des jets de carburant lorsque l'élément de soupape est dans

sa position totalement ouverte. Comme dans l'exemple repré-

senté sur les figures 1 à 4, la puissance de pénétration des jets augmente à mesure que l'élément de soupape se rapproche

de sa position totalement ouverte.

Dans l'agencement représenté sur la figure 7, il est fait en sorte que les jets de carburant frappent une surface 27 délimitée sur le corps de soupape. Pour cela, le corps de soupape a une épaisseur plus grande, mais par ailleurs la construction de l'injecteur est la même que dans les exemples précédents. Sur la figure 7, la surface 27 a une forme tron conique, mais le cas échéant une partie du corps de soupape peut être coupée pour qu'au moins un, et éventuellement deux,

des jets ne vienne pas frapper le corps de soupape.

Il est possible de donner aux orifices 23 la forme de

cannelures ou de fentes dans la surface terminale de la par-

tie réduite de l'élément de soupape. Les fentes sont dispo-

sées de telle sorte qu'elles sont découvertes progressivement

à mesure que l'élément de soupape s'éloigne de son siège.

Avec des injecteurs décrits ci-dessus, l'élément de soupape se trouve exposé à une contrainte de compression dans la région des orifices ou des fentes, du fait de l'action du carburant sous pression. Le corps 10 est bien entendu exposé à une contrainte de traction, mais l'on peut le dessiner de telle sorte qu'il résiste à cette contrainte. Par ailleurs,

le fait que l'élément de soupape ne se trouve en retrait im-

plique que le-risque d'endommagement en cours de manipulation

se trouve réduit au minimum.

On se rendra compte que l'on peut modifier la configu-

ration de pulvérisation des injecteurs représentés sur les figures 2 à 4, en faisant en sorte qu'un ou plusieurs des

jets ne vienne pas frapper les autres jets.

Claims

REVEND ICAT IONS

1. Injecteur de carburant pour moteur à combustion

interne, comprenant un corps comportant une admission de car-

burant qui, en service, est reliée à une source de carburant à haute pression, un élément de soupape chargé élastiquement qui peut coulisser à l'intérieur du corps, ledit élément de soupape délimitant une surface sur laquelle le carburant sous pression peut agir en soulevant l'élément de soupape pour le faire venir en position ouverte à l'encontre de la charge élastique de façon à permettre au carburant de couler vers un orifice de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte un alésage (11) traversant le corps (10) et relié à ladite admission, cet alésage (11) délimitant à son extrémité extérieure une première partie réduite de guidage(12) de soupape, ledit élément de soupape étant situé à l'intérieur dudit alésage(11) et comportant une partie terminale extérieure (18) guidée dans son déplacement par ladite partie de guidage de soupape, ú l'élément de soupape (16) étant poussé vers l'extérieur par le moyen de charge élastique, et lesdits orifices (23) étant ménagés dans la partie terminale extérieure de l'élément de soupape et ayant son extrémité amont disposée de façon à être recouverte par ladite partie de guidage-de soupape de l'alésage lorsque l'élément de soupape occupe sa position fermée, ladite extrémité amont de l'orifice étant ouverte sur l'alésage de façon à permettre au carburant de passer par l'orifice tandis que l'élément de soupape se déplace vers sa

position ouverte.

2. Injecteur.de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un siège (20) formé dans l'alésage (11) près de ladite partie de guidage (12) de soupape, ledit élément de soupape (16) ayant une forme qui

lui permet de coopérer avec ledit siège (20).

3. Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit alésage (11) délimite une autre partie de guidage de soupape (13) de diamètre plus grand que la première partie de guidage (12)de soupape, ledit élément de soupape (16) ayant une partie destinée à coopérer avec ladite première partie de guidage (12).

4. Injecteur de carburant selon l'une quelconque

des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte

un évidement (21) ménagé dans la partie terminale extérieure de l'élément de soupape (16) ledit orifice débouchant dans ledit évidement(21)

5. Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit évidement (21) comporte une partie cylindrique droite formant une embouchure, une paroi de base plate et une surface de raccordement, ledit orifice

débouchant sur ladite surface (22) de raccordement.

6. Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface de raccordement (22)

est inclinée.

7. Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface de raccordement (22)

est incurvée.

8. Injecteur de carburant selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs desdits orifices.

9. Injecteur de carburant selon la revendication

8, caractérisé en ce que les axes géométriques desdits orifi-

ces (23) sont disposés de façon qu'au moins un des jets de carburant sortant desdits orifices heurte àu moins un desdits

autres jets.

10. Injecteur de carburant selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins un desdits orifices (13) est disposé de telle sorte que le jet de carburant qui en sort vient

frapper une surface du corps (10 .