FR2726861A1

FR2726861A1 - Injecteur pour un moteur a combustion interne a piston alternatif

Info

Publication number: FR2726861A1
Application number: FR9511866A
Authority: FR
Inventors: Udo Renger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2015-10-09
Also published as: DE19539798A1; GB2294974A; GB2294974B; FR2726861B1; GB9522295D0

Abstract

Pour éviter la formation d'espaces morts à partir desquels du carburant peut se vaporiser dans une chambre de combustion, cet injecteur (4) présente dans sa zone d'embouchure un bourrelet (6) symétrique de révolution par rapport à l'axe longitudinal central (M), sur la face intérieure (7) duquel est constitué un siège d'étanchéité (8) pour l'aiguille de commande (2). On dispose de façon coaxiale à l'aiguille (2) une douille (3) pourvue de canaux (16) formant des jets, de telle sorte que, quand l'aiguille (2) se soulève de son siège (8), du carburant puisse être pulvérisé à travers les canaux (16) dans la chambre. La disposition des canaux (16) est choisie de manière que les différents jets produits (20) forment l'enveloppe d'un hyperboloïde de révolution (25), dans la zone en forme d'anneau duquel est disposé le bourrelet (6). Lors de la fermeture de l'aiguille (2) on ferme d'abord par sa surface extérieure cylindrique (17) les canaux (16) puis on empêche un égouttage de carburant de se produire après coup à travers le siège (8).

Description

L'invention concerne un injecteur d'un moteur à combustion interne à

piston alternatif, qui consiste essentiellement en un corps d'injecteur, en une aiguille de commande qui se déplace dedans axialement le long d'un axe longitudinal central et en une douille qui entoure cette aiguille de façon coaxiale, l'aiguille de commande comme aussi la douille constituant dans la zone d'une embouchure d'injecteur respectivement un siège d'étanchéité avec le corps de l'injecteur, et avec une chambre d'accumulation de forme annulaire, constituée entre le corps de l'injecteur et la douille, chambre qui sert à l'arrivée du carburant, qui est pulvérisé en plusieurs jets individuels en direction d'une chambre de combustion après le soulèvement de

l'aiguille de commande de son siège d'étanchéité.

On connaît fondamentalement des injecteurs qui s'ouvrent vers l'extérieur et vers l'intérieur pour amener du carburant dans un moteur à combustion interne. Deux types d'injecteurs ont été par exemple publiés dans le document SAE 900821 pour des moteurs à combustion interne de type Diesel à injection directe. On connaît par le document EP 04 60 381 B1 un injecteur du type mentionné ci-dessus, qui s'ouvre vers l'extérieur et qui consiste essentiellement en un corps d'injecteur, en une aiguille de commande qui se déplace dedans de façon axiale le long d'un axe longitudinal central et en une douille entourant celle-ci de façon coaxiale, l'aiguille de commande comme aussi la douile formant respectivement un siège d'étanchéité avec le corps de l'injecteur dans la zone de l'embouchure de l'injecteur tournée vers une chambre de combustion. Entre la douille et le corps de l'injecteur on a constitué une chambre d'accumulation de forme circulaire servant à amener le carburant. Après le soulèvement de la douille de son siège d'étanchéité vers l'intérieur et après l'ouverture de l'aiguille de l'injecteur vers l'extérieur en direction de la chambre de combustion, le carburant est pulvérisé en

plusieurs jets différents.

En particulier dans le cas de moteurs à combustion interne à injection directe, quel qu'en soit le type, la configuration de l'embouchure de l'injecteur, tournée vers la chambre de combustion, pose des problèmes car du carburant se vaporise dans la chambre de combustion d'une manière incontrôlée vers la fin de la combustion à partir de ce qu'on appelle des espaces morts. Ces problèmes ont été

décrits dans le document SAE cité plus haut.

L'invention a pour objet de créer un injecteur pour un moteur à combustion interne à piston alternatif, qui ne présente en aucun cas, du côté de la chambre de combustion, d'espace mort à partir duquel du carburant puisse s'égoutter ou se vaporiser d'une manière non contrôlée après

la combustion.

On résout ce problème grâce au fait qu'un orifice de sortie, situé du côté de la chambre de combustion, est entouré par un bourrelet symétrique de révolution par rapport à l'axe longitudinal central, bourrelet sur la surface intérieure, située à l'opposé de la chambre de combustion, duquel est disposée de façon adjacente à l'orifice de sortie le siège d'étanchéité de l'aiguille de commande qui s'ouvre vers l'intérieur, et grâce au fait que le siège d'étanchéité de la douille à poste fixe est disposé de façon coaxiale et directement voisine par rapport à cela, la douille au voisinage du bourrelet étant pourvue de canaux, qui forment des jets, pour le carburant, qui sont libérés lorsque

l'aiguille de commande se soulève de son siège d'étanchéité.

Quand, dans le cas d'un injecteur conforme à l'invention, l'ouverture de sortie, située du côté de la chambre de combustion, est entourée par un bourrelet symétrique de révolution par rapport à l'axe longitudinal central, bourrelet sur la surface intérieure, située à l'opposé de la chambre de combustion, duquel est disposé de façon directement adjacente à l'orifice de sortie le siège d'étanchéité de l'aiguille de commande, qui s'ouvre vers l'intérieur, et quand le siège d'étanchéité de la douille à poste fixe est disposé de façon coaxiale et directement voisine par rapport à cela, la douille au voisinage du bourrelet étant pourvue de canaux, qui forment des jets de carburant, qui sont libérés lorsque l'aiguille de commande se soulève de son siège d'étanchéité, on a alors l'assurance grâce au montage en série, vu dans le sens de l'écoulement du carburant, d'une chambre d'accumulation, de canaux formant des jets et du siège d'étanchéité de l'aiguille de l'injecteur, que lorsque l'aiguille de l'injecteur se ferme, on ferme d'abord les sections de sortie des canaux au moyen de cette aiguille et qu'ensuite l'aiguille de l'injecteur repose sur son siège d'étanchéité. Des espaces morts, à partir desquels du carburant pourrait, après la fermeture de l'aiguille de l'injecteur, s'égoutter ou continuer à couler,

n'existent pas.

Grâce à ce système, dans le cas de ces injecteurs, les jets d'injection n'entrent pas, comme dans le cas de l'état de la technique en partant d'un cercle situé coaxialement par rapport à l'axe longitudinal central, dans la chambre de combustion, mais ils sont d'abord orientés vers l'intérieur en partant de ce cercle et ils quittent l'injecteur, en croisant l'embouchure de celui-ci, en étant orientés vers l'extérieur par rapport à l'axe longitudinal central. Pour avoir ici selon une configuration avantageuse une formation de jets optimale et pour éviter une collision entre les différents jets de carburant on dispose les canaux dans la douille de telle façon que les différents jets qui se forment à travers eux sortent à travers l'embouchure de l'injecteur en passant devant l'axe longitudinal central. La direction longitudinale des canaux est dans ce cas inclinée en direction de la chambre de combustion, de telle sorte que l'angle entre la projection imaginaire, perpendiculaire, de l'axe longitudinal central sur un plan parallèle à cet axe, recevant le canal correspondant et le prolongement imaginaire de ce canal soit plus grand que l'angle du siège d'étanchéité conique de l'aiguille de commande et que l'angle du siège

d'étanchéité de la douille.

On peut obtenir une configuration particulièrement simple à fabriquer par une disposition symétrique de révolution des canaux dans la douille, de telle sorte que dans le cas d'une rotation imaginaire des canaux autour de l'axe longitudinal central, les différents jets qui sortent décrivent un hyperboloïde de révolution à une enveloppe, dont l'axe imaginaire auxiliaire se trouve sur l'axe longitudinal central et dont l'axe principal s'étende en direction de la chambre de combustion à une certaine distance de l'ouverture de sortie. Dans ce cas le bourrelet est complètement constitué dans la zone annulaire de cet hyperboloïde imaginaire de révolution. De cette façon on a l'assurance que les différents jets peuvent être pulvérisés en se croisant, mais sans s'interpénétrer les uns les autres, et ne touchent en aucun cas des parties de l'embouchure de l'injecteur. Les canaux peuvent être disposés dans la douille au voisinage du bourrelet en étant entourés de tous les côtés par la douille ou alors sous la forme d'un évidement en u dans la surface d'étanchéité, tournée vers le siège d'étanchéité, de cette douille, de telle sorte que son côté ouvert soit fermé par le siège d'étanchéité. Il est également pensable d'effectuer une combinaison des deux configurations

de canaux, en pouvant réaliser un injecteur à deux étages.

La construction de l'injecteur que l'on vient de décrire est relativement simple et en conséquence économique et présente des parties à usiner qui sont essentiellement symétriques de révolution. La douille est enfilée directement sur l'aiguille de l'injecteur et est pressée sur son siège d'étanchéité par un ressort qui s'appuie sur un collet de cet aiguille de l'injecteur. En variante la douille et le corps de l'injecteur peuvent être fabriqués d'une seule pièce ou être reliés solidairement l'un à l'autre. Il est possible de procéder à l'entretien et à la maintenance de cet injecteur d'une manière simple du fait de sa géométrie relativement simple. La position angulaire des différents jets par rapport à l'axe de l'injecteur et de cette façon par rapport à la cavité de la chambre de combustion dans un piston alternatif se trouve dans la relation géométrique mentionnée précédemment par rapport à l'angle du siège de l'aiguille de l'injecteur, mais on peut modifier les deux de manière à

optimiser le fonctionnement.

Un exemple de réalisation de l'invention va être expliqué plus en détail ci-après à partir des dessins, sur lesquels: La figure 1 montre une section transversale schématique à travers un injecteur, La figure 2 montre une vue agrandie de l'embouchure de l'injecteur selon la figure 1 et La figure 3 montre une coupe le long de la ligne

III-III selon la figure 1.

Un injecteur pour un moteur à combustion interne à piston alternatif, de type Diesel, à injection directe, non représenté, se compose essentiellement d'un corps d'injecteur 1, d'une aiguille de commande 2, qui se déplace dedans axialement le long d'un axe longitudinal central M, et d'une douille 3 qui entoure cette aiguille de façon coaxiale. Une embouchure d'injecteur 4, située du côté de la chambre de combustion, présente une ouverture de sortie 5 ainsi qu'un bourrelet 6, symétrique de révolution par rapport à l'axe M, et qui entoure cette ouverture 5. La surface intérieure 7 de ce bourrelet, qui est située à l'opposé de la chambre de combustion, porte un siège d'étanchéité 8 pour l'aiguille de commande 2 et un autre siège d'étanchéité 9 pour la douille 3. La douille 3 est entourée par une chambre d'accumulation de forme annulaire servant à amener le carburant, chambre qui présente un canal d'arrivée 11, qui est relié à une alimentation en carburant sous haute pression non représentée. L'aiguille de commande 2 présente un collet 12, sur lequel s'appuie un élément élastique 13, de telle sorte

que la douille 3 soit pressée sur son siège d'étanchéité 9.

A l'extrémité située du côté de la chambre de combustion, l'aiguille de commande 2 présente une terminaison en forme de tronc de cône 14, par laquelle elle repose en position fermée sur le siège d'étanchéité 8. On dispose le siège d'étanchéité 9 de la douille 3 de façon coaxiale à l'extérieur et directement au voisinage des éléments précédents. En partant de la surface d'étanchéité 15 de la douille 3, tournée vers ce siège d'étanchéité 9, la douille 3 présente plusieurs canaux 16 qui forment des jets, et qui sont constitués sous forme d'évidements ayant presque la forme d'un U, canaux qui sont reliés du côté de l'entrée à la chambre d'accumulation 10 et, du côté de la sortie, sont fermés, quand l'aiguille de commande 2 s'abaisse, par une

face extérieure cylindrique 17 de cette aiguille 2.

A partir de la moitié droite de la figure 2 on va décrire plus en détail les canaux 16 et leur position. On a représenté une section transversale d'entrée 18 d'un canal 16, tournée vers la chambre d'accumulation 10, en la tournant par rapport au plan du dessin. L'aiguille de commande 2 a été représentée en traits et points en position ouverte, ayant coulissé de la longueur de sa course 19. Du carburant est envoyé depuis la chambre d'accumulation 10 sous pression à travers les canaux 16 et est amené à la chambre de combustion sous la forme de différents jets 20. On a représenté les rayons 21 qui délimitent les différents jets 20 sous la forme de prolongements imaginaires des canaux 16. On dispose dans respectivement les plans El, E2, E3, E4 un canal 16, ces plans passant devant l'axe longitudinal central M à une faible distance. Entre la projection orthogonale de cet axe longitudinal central M sur le plan correspondant El à E4 et le prolongement imaginaire de chaque canal 16 i! s'établit un angle 22, du fait de la disposition inclinée du canal, dont la valeur est plus grande que celle de l'angle du siège de

l'aiguille 23 et de l'angle du siège de la douille 24.

Dans le cas d'une rotation imaginaire des canaux 16 autour de l'axe longitudinal central M les différents jets décriraient un hyperboloïde de révolution 25 à une seule enveloppe, dont l'axe imaginaire auxiliaire N se trouverait sur l'axe longitudinal central M et dont l'axe principal H se trouverait en direction de la chambre de combustion à une

certaine distance de l'ouverture de sortie 5.

Le bourrelet 6 est dans ce cas constitué complètement dans la partie de forme annulaire de l'hyperboloïde de révolution imaginaire 25. Le siège d'étanchéité 9 de la douille 3 est disposé sur l'enveloppe de l'hyperboloïde qui s'étend presque en ligne drcite dans cette zone, tandis que le siège d'étanchéité 8 est disposé de façon à s'étendre de façon déviée vers l'intérieur par rapport à cette enveloppe. Cette disposition donne l'assurance que les différents jets 20 arrivent librement à partir de leur sortie des canaux 16, lorsque l'aiguille de commande 2 est soulevée en conséquence, et sans être gênés par l'orifice de sortie 5, dans la chambre de combustion, sans entrer en collision avec cet orifice 5 ou avec l'une des surfaces coniques 26 du

bourrelet 6, tournée vers la chambre de combustion.

On peut empêcher d'une manière simple une ouverture après coup, indésirable de l'injecteur, causée par un soulèvement à nouveau de l'aiguille de commande 2, dû à des à-coups de pression, dans le cas de ce type d'injecteur ouvrant vers l'intérieur, par des moyens connus et habituels sur le système d'injection, tels que par exemple des volumes de décharge, comme dans le cas des types d'injecteurs qui

ouvrent vers l'extérieur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Injecteur d'un moteur à combustion interne à piston alternatif, qui consiste essentiellement en un corps d'injecteur, en une aiguille de commande qui se déplace dedans axialement le long d'un axe longitudinal central et en une douille qui entoure cette aiguille de façon coaxiale, l'aiguille de commande comme aussi la douille constituant dans la zone d'une embouchure d'injecteur respectivement un siège d'étanchéité avec le corps de l'injecteur, et avec une chambre d'accumulation de forme annulaire, constituée entre le corps de l'injecteur et la douille, chambre qui sert à l'arrivée du carburant, qui est pulvérisé en plusieurs jets individuels en direction d'une chambre de combustion après le soulèvement de l'aiguille de commande de son siège d'étanchéité, injecteur caractérisé en ce qu'un orifice de sortie (5), situé du côté de la chambre de combustion, est entouré par un bourrelet (6) symétrique de révolution par rapport à l'axe longitudinal central (M), bourrelet sur la surface intérieure (7), située à l'opposé de la chambre de combustion, duquel est disposée de façon adjacente à l'orifice de sortie (5) le siège d'étanchéité (8) de l'aiguille de commande (2) qui s'ouvre vers l'intérieur, et en ce que le siège d'étanchéité (9) de la douille à poste fixe (3) est disposé de façon coaxiale et directement voisine par rapport à cela, la douille au voisinage du bourrelet (6) étant pourvue de canaux (16), qui forment des jets, pour le carburant, qui sont libérés lorsque l'aiguille de commande

(2) se soulève de son siège d'étanchéité (8).

2.Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque canal (16) est disposé à une faible distance de l'axe longitudinal central (M) en passant devant dans un plan (El, E2, E3, E4), dans lequel l'angle (22), qui est compris entre la projection imaginaire, perpendiculaire de l'axe longitudinal central (M) et le prolongement imaginaire du canal (16) est plus grand que celui du siège de l'aiguille

(23) et du siège de la douille (24).

3. Injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans le cas d'une rotation imaginaire des canaux (16) autour de l'axe longitudinal central (M) les jets individuels (20), qui sortent, décrivent un hyperboloïde de révolution à une enveloppe (25), dont l'axe auxiliaire imaginaire (N) s'étend sur l'axe longitudinal central (M) et dont l'axe principal (H) s'étend en direction de la chambre de combustion à une certaine distance par rapport à l'orifice

de sortie (5).

4. Injecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bourrelet (6) est constitué complètement dans la partie de forme annulaire de l'hyperboloide imaginaire de révolution (23) et en ce que le siège d'étanchéité (9) de la douille (3) est disposé sur l'enveloppe de l'hyperboloïde qui s'étend presque en ligne

droite dans cette zone.

5. Injecteur selon une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux

(16) sont constitués, en partant de la face d'étanchéité (15) de la douille (3) qui est tournée vers le siège d'étanchéité (9), sous la forme d'un évidement ayant à peu près la forme d'un U, dont le côté ouvert est fermé par le siège

d'étanchéité (9).

6. Injecteur selon une ou plusieurs des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les canaux (16)

sont constitués de façon à être entourés de tous les côtés

par la douille (3).

7. Injecteur selon les revendications 5 et 6,

caractérisé en ce que les canaux (16) tout d'abord constitués sous la forme d'un évidement en U et ensuite entourés de tous les côtés par la douille (3), sont libérés par un avancement

de l'aiguille de commande (3).

8. Injecteur selon une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille

(3) est disposée sur le siège d'étanchéité (9) en étant comprimée par un ressort, l'élément élastique (13) s'appuyant

sur un collet (12) de l'aiguille de commande (2).

9. Injecteur selon une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille

(3) et le corps de l'injecteur (1) sont constitués d'une

seule pièce.