FR2750172A1 - ELECTROMAGNETIC INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
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Abstract
Sur l'extrémité arrière d'une aiguille d'injecteur agissent, d'une part un piston de commande soumis à la pression du carburant dans une chambre de commande et, d'autre part, un ressort de fermeture d'aiguille. L'autre extrémité du ressort de fermeture (17) s'appuie directement sur le piston de commande (3) ou sur un élément intermédiaire pouvant être relié à ce piston. Le ressort de fermeture (17) possède une position et/ou une longueur telles que son effet est supprimé à l'état ouvert de l'aiguille d'injecteur (11) par l'application directe du piston de commande (3) contre le fût (10) de l'aiguille. Applicable en particulier aux systèmes d'injection de carburant possédant une rampe de distribution à haute pression.On the rear end of an injector needle act, on the one hand, a control piston subjected to the pressure of the fuel in a control chamber and, on the other hand, a needle closing spring. The other end of the closing spring (17) rests directly on the control piston (3) or on an intermediate element which can be connected to this piston. The closing spring (17) has a position and / or a length such that its effect is suppressed in the open state of the injector needle (11) by the direct application of the control piston (3) against the barrel (10) of the needle. Applicable in particular to fuel injection systems having a high pressure distribution rail.
Description
L'invention concerne un injecteur pour moteurs à combustion interne,The invention relates to an injector for internal combustion engines,
comprenant une aiguille d'injecteur, une vanne commandée par un électroaimant, une chambre de commande reliée à une conduite d'arrivée pour du carburant sous pression ainsi que, lorsque la vanne est ouverte, à une conduite de décharge de la pression, la pression du carburant dans la chambre de commande agissant par l'intermédiaire d'un piston de commande sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur, ensemble avec un ressort de fermeture d'aiguille, ce qui permet l'application de l'aiguille contre un siège de soupape de l'injecteur, le ressort de fermeture d'aiguille s'appuyant, par une extrémité, directement comprising an injector needle, an electromagnet-controlled valve, a control chamber connected to an inlet pipe for pressurized fuel and, when the valve is open, to a pressure relief pipe, the pressure fuel in the control chamber acting via a control piston on the rear end of the injector needle, together with a needle closing spring, which allows the application of the needle against a valve seat of the injector, the needle closing spring pressing, at one end, directly
sur l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur ou sur un élément in- on the rear end of the injector needle or on an in-
termédiaire en liaison avec cette aiguille. intermediate in connection with this needle.
Un injecteur de ce type est décrit dans la demande de brevet européen 0 615 064 A1. Il est désigné aussi par "injecteur alimenté à partir d'une rampe de distribution commune" ("common rail injector"). Cet An injector of this type is described in European Patent Application 0 615 064 A1. It is also called "injector fed from a common rail injector" ("common rail injector"). This
injecteur est également exposé à une haute pression à l'état de repos, c'est- injector is also exposed to high pressure in the resting state, that is,
à-dire dans l'état o l'aiguille d'injecteur est fermée et une injection de carburant n'a pas lieu. L'aiguille est alors maintenue à la position fermée par le ressort d'aiguille d'une part et par l'application d'une pression à une chambre de commande communiquant avec la conduite d'arrivée sous haute pression d'autre part. Quand le moteur est arrêté et qu'il n'y a plus de haute pression dans le système, le ressort d'aiguille est seul à maintenir l'aiguille en position fermée, ce qui évite l'entrée de carburant dans le cylindre. Pendant le fonctionnement, c'est-à-dire lorsque du carburant doit être injecté, l'activation d'un électroaimant a pour conséquence que la chambre de commande est reliée à une conduite de décharge de la pression. En raison des relations préfixées des pressions et des diamètres, la haute pression produit l'ouverture de l'aiguille d'injecteur à l'encontre de ie in the state where the injector needle is closed and a fuel injection does not take place. The needle is then held in the closed position by the needle spring on the one hand and by the application of pressure to a control chamber communicating with the inlet pipe under high pressure on the other hand. When the engine is stopped and there is no more high pressure in the system, the needle spring alone holds the needle in the closed position, which prevents fuel from entering the cylinder. During operation, ie when fuel is to be injected, the activation of an electromagnet results in the control chamber being connected to a pressure relief line. Due to the prefixed relationships of pressures and diameters, the high pressure produces the opening of the injector needle against
la force de fermeture du ressort d'aiguille. the closing force of the needle spring.
Dans le cas de l'injecteur selon la demande de brevet européen 0 615 064, le ressort de fermeture d'aiguille s'appuie par une extrémité sur l'extrémité arrière de l'aiguille, tandis qu'il s'appuie par son autre extrémité sur une partie fixe du corps de l'injecteur. Cet injecteur connu a l'inconvénient que le ressort de fermeture d'aiguille agit non seulement à l'état de repos de l'injecteur, mais aussi pendant le fonctionnement et que, de ce fait, il est soumis en permanence à une sollicitation dynamique. Cela signifie que le ressort est sujet à une sensibilité accrue aux dérangements, In the case of the injector according to the European patent application 0 615 064, the needle closing spring is supported by one end on the rear end of the needle, while it is supported by its other end on a fixed part of the body of the injector. This known injector has the disadvantage that the needle closing spring acts not only in the idle state of the injector, but also during operation and that, as a result, it is permanently subjected to a dynamic solicitation. . This means that the spring is subject to increased sensitivity to disturbances,
par exemple par suite d'usure, et à une réduction de sa durée de vie pou- for example as a result of wear, and a reduction in its service life.
vant aller jusqu'à la rupture du ressort. Un autre inconvénient est que des vibrations propres du ressort peuvent se produire pendant le fonctionnement, qui modifient en conséquence le comportement before going to break the spring. Another disadvantage is that the vibrations of the spring can occur during operation, which modifies the behavior accordingly.
d'amenée de carburant.fuel supply.
La demande de brevet allemand 38 24 467 A1 décrit un injecteur German Patent Application 38 24 467 A1 discloses an injector
pour gros moteurs et possédant un ressort de fermeture qui peut être pré- for large engines and having a closing spring which can be pre-
contraint plus ou moins par différents pistons. Deux pistons sont prévus dans ce but. Cet injecteur ne se rapporte pas à un système à rampe de distribution. L'aiguille d'injecteur est maintenue à la position fermée par un ressort. De plus, plusieurs orifices d'injection sont prévus, qui peuvent constrained more or less by different pistons. Two pistons are provided for this purpose. This injector does not relate to a distribution ramp system. The injector needle is held in the closed position by a spring. In addition, several injection ports are provided, which can
être mis en action indépendamment, de façon ciblée. be put into action independently, in a targeted way.
Par le brevet allemand 38 11 885 C2, on connaît un dispositif d'injection pratiquant une préinjection et une injection principale et possédant un piston chargé par ressort. Ce dispositif est dans son ensemble d'une autre construction et ne se rapporte pas à un système à rampe de distribution. La demande de brevet 41 15 103 A1 décrit un dispositif d'injection comprenant une pompe à haute pression selon un système à rampe de distribution. Cet injecteur ne possède pas de piston de fermeture ou de German Patent 38 11 885 C2 discloses an injection device which pre-injects and injects and has a spring-loaded piston. This device is as a whole of another construction and does not relate to a system with a distribution ramp. Patent Application 41 15 103 A1 describes an injection device comprising a high pressure pump according to a distribution ramp system. This injector does not have a closing piston or
commande. Sa fonction est assurée par le fût de l'aiguille d'injecteur. command. Its function is ensured by the barrel of the injector needle.
Le but de l'invention est de créer un injecteur, du type mentionné au début, dont la construction soit plus simple et qui soit surtout moins The object of the invention is to create an injector, of the type mentioned at the beginning, whose construction is simpler and which is especially less
sensible aux dérangements.sensitive to disturbances.
Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le ressort de fermeture d'aiguille s'appuie, par son autre extrémité, directement sur le piston de commande ou sur un élément intermédiaire pouvant être relié à ce piston, le ressort de fermeture d'aiguille présentant According to the invention, this result is achieved by the fact that the needle closing spring is supported by its other end directly on the control piston or on an intermediate element which can be connected to this piston. Needle closure
une position et/ou une longueur telles qu'il est "court-circuité", c'està- a position and / or length such that it is "short-circuited", that is,
dire que l'effet de ce ressort est supprimé, à l'état ouvert de l'aiguille d'in- to say that the effect of this spring is suppressed, in the open state of the needle of
jecteur. Grâce à la disposition et la réalisation selon l'invention du ressort de fermeture d'aiguille, ce ressort est sans effet, donc pas non plus soumis à des sollicitations dynamiques, à l'état de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque l'aiguille d'injecteur est ouverte et que du carburant est injecté dans le cylindre coordonné. Du fait que le ressort de fermeture d'aiguille ejector. Thanks to the arrangement and the embodiment according to the invention of the needle closing spring, this spring is ineffective, therefore not subjected to dynamic stresses, to the operating state, that is to say when the injector needle is open and fuel is injected into the coordinated cylinder. Because the needle closing spring
est alors "court-circuité", le piston de commande agit directement, mécani- is then "short-circuited", the control piston acts directly, mechanically
quement, sur l'aiguille d'injecteur. Le ressort de fermeture d'aiguille selon l'invention est pratiquement utilisé seulement, ou entre seulement en fonction, lorsqu'il est nécessaire, à savoir à l'état de repos de l'injecteur, afin d'empêcher l'écoulement de carburant dans le cylindre. Dans tous les autres cas, c'est-à-dire lorsqu'une pression règne dans le système, il est immobile. Un autre avantage de la solution selon l'invention est que, avec cette réalisation de l'injecteur, on obtient une longueur d'encombrement relativement courte car le ressort de fermeture d'aiguille est disposé, en prennent peu de place, entre le piston de commande et l'aiguille d'injecteur. En comparaison avec des solutions selon l'état de la technique, la solution selon l'invention supprime également des surfaces d'étanchéité et procure une construction simple de l'injecteur, ce qui only on the injector needle. The needle closing spring according to the invention is practically used only, or between only in function, when necessary, namely in the idle state of the injector, in order to prevent the flow of fuel. in the cylinder. In all other cases, that is to say when a pressure reigns in the system, it is immobile. Another advantage of the solution according to the invention is that, with this embodiment of the injector, a relatively short overall length is obtained because the needle closing spring is arranged, take up little space, between the piston control and the injector needle. Compared with solutions according to the state of the art, the solution according to the invention also eliminates sealing surfaces and provides a simple construction of the injector, which
conduit à une économie de coûts correspondante. leads to a corresponding cost saving.
Un mode de réalisation de l'invention prévoit qu'au moins un élément de guidage soit placé entre le piston de commande et l'aiguille d'injecteur, élément qui est réalisé comme un guide pour le ressort de fermeture d'aiguille, l'élément de guidage étant relié au piston de An embodiment of the invention provides for at least one guiding element to be placed between the control piston and the injector needle, which element is made as a guide for the needle closing spring, the guiding element being connected to the piston of
commande ou à l'aiguille d'injecteur. command or injector needle.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront Other features and advantages of the invention will emerge
plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples non more clearly from the following description of several examples not
limitatifs de réalisation, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un injecteur selon l'invention; - la figure 2 montre un détail d'un injecteur avec une disposition différente du ressort de fermeture d'aiguille; et - la figure 3 montre un détail d'un injecteur présentant une and in the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is a schematic axial section of an injector according to the invention; FIG. 2 shows a detail of an injector with a different disposition of the needle closing spring; and FIG. 3 shows a detail of an injector presenting a
troisième disposition du ressort de fermeture d'aiguille. third arrangement of the needle closing spring.
L'injecteur dont la description va suivre possède une structure et The injector whose description will follow has a structure and
un mode de fonctionnement dont les principes sont connus (voir par exemple de la demande de brevet européen 0 615 064 A1), raison pour laquelle seules les parties essentielles à l'invention seront décrites plus en détail. L'injecteur comporte un corps d'injecteur 1 dans lequel est formé un canal d'admission 2 relié sous haute pression à un système à rampe de a mode of operation whose principles are known (see for example the European patent application 0 615 064 A1), reason why only the essential parts of the invention will be described in more detail. The injector comprises an injector body 1 in which is formed an inlet channel 2 connected under high pressure to a ramp system of
distribution commune. Un alésage du corps d'injecteur 1 contient un pis- common distribution. A bore of the injector body 1 contains a pis-
ton de commande 3 derrière lequel se trouve une chambre de commande 4. Cette chambre est reliée, par une conduite de branchement 2a contenant control tone 3 behind which is a control chamber 4. This chamber is connected by a branch pipe 2a containing
un point d'étranglement 5, à l'arrivée du carburant sous haute pression. a throttling point 5, at the fuel inlet under high pressure.
La chambre de commande 4 est reliée en outre, à travers un point d'étranglement 6 pour l'écoulement, lequel peut être fermé par une vanne 7 à commande électromagnétique constituant une vanne à deux voies, à une conduite 8 de décharge de la pression. La vanne 7 peut être commandée de manière connue par un électroaimant 9. Lorsque la vanne est actionnée par l'électroaimant 9, ce qui provoque l'ouverture de l'étranglement d'écoulement 6, la chambre de commande 4 peut ainsi être The control chamber 4 is further connected through a flow point 6, which can be closed by an electromagnetically controlled valve 7 constituting a two-way valve, to a pressure relief line 8. . The valve 7 can be controlled in known manner by an electromagnet 9. When the valve is actuated by the electromagnet 9, which causes the opening of the flow throat 6, the control chamber 4 can thus be
déchargée en pression.discharged under pressure.
En raison de la pression régnant dans la chambre de commande 4, le piston de commande 3 exerce une force sur le côté arrière du fût 10 d'une aiguille d'injecteur 11. Si l'aiguille 11 ne se trouve pas à la position fermée, dans laquelle elle est appliquée contre un siège de soupape 12 dans le corps d'injecteur 1, elle démasque des canaux d'injection 13 menant à Due to the pressure in the control chamber 4, the control piston 3 exerts a force on the rear side of the barrel 10 of an injector needle 11. If the needle 11 is not in the closed position , in which it is pressed against a valve seat 12 in the injector body 1, it unmasks injection channels 13 leading to
l'espace intérieur d'un cylindre non représenté. the interior space of a cylinder not shown.
Un espace annulaire 14, se raccordant au côté du piston de commande 3, dirigé vers l'aiguille 11 est relié par une conduite de fuite 15 An annular space 14, connected to the side of the control piston 3, directed towards the needle 11 is connected by a leakage line 15
à un retour de carburant en vue de l'évacuation de carburant de fuite. fuel return for the escape of fuel.
Le piston de commande 3 est pourvu d'un perçage central 16 qui s'ouvre vers l'aiguille 11. Un ressort de fermeture d'aiguille 17 est placé dans l'alésage 16. Ce ressort possède une grandeur et une longueurs telles qu'à l'état comprimé, lorsque la haute pression règne dans le canal d'admission 2 et la conduite de branchement 2a, il se trouve The control piston 3 is provided with a central bore 16 which opens towards the needle 11. A needle closing spring 17 is placed in the bore 16. This spring has a size and a length such that in the compressed state, when the high pressure prevails in the inlet channel 2 and the branch pipe 2a, it is
complètement à l'intérieur de l'alésage 16. completely inside the bore 16.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le piston de commande 3 s'applique ainsi directement, par son côté frontal dirigé vers l'aiguille 11, As can be seen in FIG. 1, the control piston 3 thus applies directly, by its frontal side directed towards the needle 11,
contre l'extrémité arrière du fût 10 de l'aiguille d'injecteur. against the rear end of the barrel 10 of the injector needle.
L'injecteur selon l'invention fonctionne de la manière suivante: Pendant le fonctionnement, c'est-à-dire quand la pression du système est appliquée en permanence, le ressort de fermeture d'aiguille 17 est "court-circuité" et son effet est supprimé. Le piston de commande 3 et The injector according to the invention operates as follows: During operation, that is to say when the pressure of the system is permanently applied, the needle closing spring 17 is "short-circuited" and its effect is removed. The control piston 3 and
le fût 10 de l'aiguille sont appliqués directement l'un contre l'autre. the barrel 10 of the needle are applied directly against each other.
Suivant que l'électroaimant 9 maintient la vanne 7 et par suite l'étranglement d'écoulement 6 en position ouverte ou en position fermée, l'aiguille d'injecteur 11 se trouve de façon connue à l'état ouvert ou à l'état fermé. C'est seulement à l'état de repos, en l'absence de haute pression dans le canal d'admission 2 et par suite aussi dans le canal de dérivation 2a, que le ressort de fermeture 17 de l'aiguille d'injecteur entre en action. En raison de l'absence d'une contre-pression provenant d'un espace à haute pression 18, d'o partent les orifices d'injection 13, la force du ressort agit dans ce cas sur l'extrémité arrière du fût 10 de l'aiguille et Depending on whether the electromagnet 9 holds the valve 7 and consequently the flow restriction 6 in the open position or in the closed position, the injector needle 11 is in known manner in the open state or in the state closed. It is only in the state of rest, in the absence of high pressure in the inlet channel 2 and consequently also in the bypass channel 2a, that the closing spring 17 of the injector needle between in action. Due to the absence of a back pressure from a high-pressure space 18, from which the injection ports 13 leave, the spring force acts in this case on the rear end of the barrel 10. the needle and
presse ainsi l'aiguille 11 sur le siège 12. thus presses the needle 11 on the seat 12.
Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l'aiguille 11 est fondamentalement de la même structure que celle décrite en référence à la figure 1. A la place de l'alésage 16 ménagé dans le piston de commande 3, on a prévu ici, pour le guidage et aussi pour établir une liaison mécanique directe ou une application directe du piston 3 contre le fût 10 de l'aiguille d'injecteur pendant le fonctionnement, une tige 19 comme élément de guidage. Le ressort de fermeture d'aiguille 17 est enfilé sur la tige 19 et In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the needle 11 is basically of the same structure as that described with reference to FIG. 1. In place of the bore 16 formed in the control piston 3, provision is made for here, for guiding and also for establishing a direct mechanical connection or a direct application of the piston 3 against the barrel 10 of the injector needle during operation, a rod 19 as a guide element. The needle closing spring 17 is threaded onto the rod 19 and
guidé par elle.guided by her.
La figure 3 représente une solution équivalente pour ce qui concerne le guidage du ressort de fermeture d'aiguille 17. A la place d'une tige 19, on a prévu ici une douille 20 comme élément de guidage. La douille 20 est disposée aussi, comme la tige 19, en tant que pièce d'écartement entre le piston de commande 3 et l'extrémité arrière du fût de l'aiguille. La tige 19 selon la figure 2 et la douille selon la figure 3 FIG. 3 represents an equivalent solution with regard to the guiding of the needle closing spring 17. In place of a rod 19, a bushing 20 is provided here as a guide element. The sleeve 20 is also arranged, like the rod 19, as a spacer between the control piston 3 and the rear end of the barrel of the needle. The rod 19 according to Figure 2 and the sleeve according to Figure 3
sont reliées ou bien au piston de commande 3 ou alors au fût 10 de l'ai- are connected either to the control piston 3 or else to the barrel 10 of the
guille d'injecteur. Pendant le fonctionnement, la douille 20, comme la tige 19, est appliquée par un côté frontal contre l'autre pièce, c'est-àdire contre le piston 3 ou le fût 10 de l'aiguille, suivant qu'elle est reliée à l'une ou l'autre. Cela signifie que même dans les cas selon les figures 2 et 3, le ressort de fermeture d'aiguille 17 est "courtcircuité", c'est-à-dire sans effet dans cet état. C'est uniquement en l'absence de haute pression dans le système que la force du ressort agit entre le piston de commande 3 et le fût 10 de l'aiguille, avec le résultat que l'aiguille d'injecteur 11 est pressée sur guille of injector. During operation, the sleeve 20, like the rod 19, is applied by a frontal side against the other part, that is to say against the piston 3 or the barrel 10 of the needle, depending on whether it is connected to one or the other. This means that even in the cases according to FIGS. 2 and 3, the needle closing spring 17 is "short circuited", that is to say without effect in this state. It is only in the absence of high pressure in the system that the spring force acts between the control piston 3 and the barrel 10 of the needle, with the result that the injector needle 11 is pressed on
le siège de soupape 12.the valve seat 12.
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