FR2782752A1 - Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte aux injecteurs de moteurs à combustion interne.Pour un injecteur de carburant qui injecte dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, il est proposé d'associer au col d'injecteur (11) un fourreau protecteur (12) et d'accorder le profil de ce fourreau protecteur à celui du logement d'injecteur (3) de manière à assurer au fourreau protecteur (12) une sécurité de position dans la culasse (1).Principale application : moteurs d'automobiles à injection.
Description
Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur
à combustion interne L'invention concerne un injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, destiné à être disposé dans un logement d'injecteur appartenant au moteur à combustion interne et s'ouvrant vers la chambre de combustion, et qui présente un corps d'injecteur et un col d'injecteur, diminué par rapport au corps d'injecteur et muni d'une ouverture d'injection prévue à l'extrémité du col côté chambre de combustion, et est muni d'un fourreau protecteur qui recouvre radialement le col d'injecteur, lequel fourreau délimite une fente annulaire le séparant du col de l'injecteur et, dans la position de montage de l'injecteur, se trouve par sa surface radialement extérieure à distance du logement d'injecteur qui l'entoure, l'injecteur pouvant être emboîté dans le logement d'injecteur en direction de la chambre de combustion et le fourreau protecteur étant serré axialement, à l'état monté de l'injecteur, par une collerette annulaire prévue à son extrémité dirigée vers le corps d'injecteur, entre le corps d'injecteur et le logement d'injecteur, dans la
région du départ du col.
On connaît des injecteurs de carburant du genre précité sous de nombreuses formes, en particulier aussi par le document DE-PS 873011, qui montre différentes configurations d'injecteurs de carburant dans lesquelles il est prévu un fourreau protecteur associé au col d'injecteur, qui est serré entre le corps d'injecteur et le logement d'injecteur au moyen d'une collerette annulaire prévue à son extrémité dirigée vers le corps d'injecteur. En ce qui concerne le col d'injecteur, dans certaines formes de réalisation, le fourreau protecteur est en supplément serré radialement sur des régions partielles du col d'injecteur. En raison de la communication directe avec la chambre de combustion, le fourreau protecteur, tout autant que le col d'injecteur, qui présente, côté chambre de combustion, au moins une ouverture d'injection, est exposé à de fortes contraintes thermiques et également mécaniques, par suite des fluctuations extrêmes de la température et de la pression qui se manifestent pendant le fonctionnement
du moteur à combustion interne.
En particulier lorsque le fourreau protecteur est au moins partiellement libre par rapport au col d'injecteur qu'il enveloppe, et lorsqu'en raison des dimensions données de la fente qui le sépare du col d'injecteur, d'une part, et du logement d'injecteur, d'autre part, il est exposé à différentes pressions de sollicitation, qui correspondent aux fluctuations de la pression dans la chambre de combustion, les contraintes qui agissent sur le fourreau protecteur peuvent prendre aussi des valeurs extrêmes qui, en dernière analyse et, éventuellement par le biais de
ruptures de fatigue, peuvent conduire à une rupture du fourreau protecteur.
Il existe de ce fait le risque de voir une partie du fourreau protecteur qui est diminuée à partir de la collerette annulaire en direction de la chambre de combustion perdre sa liaison avec l'injecteur et tomber dans la chambre de combustion, surtout dans le cas d'une configuration du fourreau protecteur qui est à paroi mince sur des régions partielles du col d'injecteur, avec des raccordements correspondants qui les raccordent à des régions d'une plus grande épaisseur de paroi, comme, par exemple, dans la région du
raccordement avec la collerette annulaire.
Si des parties du fourreau protecteur parviennent dans la chambre de combustion, ceci a dans la plupart des cas pour conséquence de graves dégâts pour le moteur à combustion interne, de même que dans le cas d'autres corps étrangers qui parviennent dans la chambre de combustion, déjà en raison de la petitesse des espaces libres existants, au moins dans la position du point mort haut, et l'invention vise à éviter ces dégâts. Selon l'invention, ceci est atteint par le fait que, dans la position de montage de l'injecteur, le fourreau protecteur présente, dans une région axiale qui se dirige vers la collerette annulaire, un profil extérieur
qui, au moins sur une région partielle de sa périphérie, est à contre-
dépouille radiale par rapport au profil intérieur du logement d'injecteur dans une région axiale qui est déportée en direction de la chambre de combustion, ce qui garantit que le fourreau protecteur ne peut pas tomber dans la chambre de combustion, du moins aussi longtemps que sa structure de base de fourreau reste intacte, ce qui sera le cas en règle générale. Si la structure de fourreau reste conservée dans la partie brisée, la partie brisée du fourreau ne peut en aucun cas tomber dans la chambre de combustion s'il y a un recouvrement positif en direction de la chambre de combustion par rapport à la section transversale du logement d'injecteur. Le recouvrement peut être limité à des régions partielles de la périphérie et, selon l'invention, il est obtenu d'une façon extrêmement simple par le fait qu'à un élargissement radial du fourreau correspond un élargissement radial du logement d'injecteur. Selon l'invention, ceci est rendu possible d'une façon particulièrement simple par le fait que, sur sa périphérie extérieure, le fourreau s'élargit en cône en direction de sa collerette annulaire, avec un élargissement conique correspondant du logement d'injecteur vers le côté qui est le plus éloigné de la chambre de combustion. L'élargissement conique peut être limité à des segments de la périphérie de l'injecteur auxquels sont associés, sur le logement d'injecteur des segments d'élargissement correspondants. L'élargissement conique peut d'ailleurs être obtenu aussi par un échelonnement en gradins correspondants qui se succèdent dans la direction axiale, c'est-à-dire aussi par gradins. Selon l'invention, il est aussi possible de réaliser le recouvrement radial par le fait qu'il n'est prévu qu'un seul saut de gradin, et ceci alors que les profils de
paroi sont cylindriques par ailleurs.
Selon l'invention, un élargissement du diamètre intérieur peut correspondre à l'élargissement radial du fourreau protecteur qui est prévu sur la périphérie extérieure, de sorte que, par exemple, avec une forme conique et/ou à gradins sur la périphérie extérieure du manchon, ceci n'exige pas d'épaississements correspondants de la matière mais seulement des élargissements de la fente annulaire entre le fourreau protecteur et le col d'injecteur, qui ne détériorent pas sensiblement la fonction d'isolation recherchée pour le fourreau lorsque, la fente annulaire entre le fourreau protecteur et le col d'injecteur s'amincit ou tend vers zéro sur le côté de la
chambre de combustion.
Si l'on part du fait que le fourreau protecteur est sujet à un risque particulièrement grand, en particulier dans la région de raccordement avec la collerette annulaire, il se révèle suffisant de prévoir un recouvrement radial capable de rendre imperdable uniquement dans la région du fourreau protecteur qui est éloignée de la chambre de combustion. Si, en raison de la structure de fourreau et/ou des conditions de charge régnant dans la région plus proche de la chambre de combustion, il existe un risque correspondant de rupture ou d'arrachement, il est avantageux de prévoir déjà le recouvrement approprié dans la région axiale qui est la plus rapprochée de la chambre de combustion, cependant qu'en particulier dans un tel cas, un recouvrement obtenu par un échelonnement en gradins approprié sur la périphérie extérieure du fourreau protecteur se révèle avantageux, et qu'à cet échelonnement radialement extérieur du fourreau protecteur peut correspondre, un échelonnement radialement
intérieur correspondant.
La configuration selon l'invention du fourreau protecteur peut être avantageuse aussi bien dans le cas de fourreaux protecteurs en acier que dans le cas de fourreaux protecteurs faits en particulier de matériaux à haute conductibilité thermique, en particulier de cuivre ou d'alliages de cuivre, cependant que, pour le fourreau, on utilise, du moins dans des régions partielles des épaisseurs de paroi qui sont contenues dans la plage d'environ un dixième du diamètre du col d'injecteur et quelquefois
nettement inférieures à 1 mm.
La configuration du fourreau protecteur selon l'invention reste sans influence sur le montage de l'injecteur, puisque les élargissements radiaux, liés à la configuration selon l'invention, sont prévus en sens inverse du sens d'emmanchement de l'injecteur lors du montage, c'est-àdire à des
distances croissantes de la chambre de combustion.
L'invention est décrite de façon plus détaillée ci-après à propos d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur le dessin, qui montre en coupe la partie d'un injecteur de carburant qui débouche dans la chambre de combustion d'un moteur de combustion interne. La représentation en coupe montrée à titre d'exemple de réalisation comprend la partie côté chambre de combustion d'une culasse 1 dans laquelle est vissée une douille rapportée 2 qui isole un logement d'injecteur 3 de la chambre à eau 4 de la culasse 1. Dans la région terminale, dirigée vers la chambre de combustion, à la suite de la douille rapportée 2, le logement d'injecteur 3 est formé, par un segment de paroi 6 de la culasse 1 et, dans l'exemple de réalisation représenté ici, schématisé et servant pour l'explication de l'invention, ce segment de paroi 6 forme avec le segment 7 de la douille rapportée 2 qui est vissé dans la région côté chambre de combustion de la culasse 1, le profil intérieur 8 de la région du logement d'injecteur 3, sur laquelle l'injecteur désigné dans son ensemble par 9 et qui n'est représenté que partiellement, s'étend par son col d'injecteur 11 qui fait suite axialement au corps d'injecteur entouré par le porte-injecteur désigné ci-après par l'expression corps d'injecteur 10 conjointement avec ce dernier. Le col d'injecteur 11 est diminué radialement vers l'intérieur par rapport au corps d'injecteur 10. Au col d'injecteur 11 est associé un fourreau protecteur 12 qui présente, à son extrémité la plus éloignée de la chambre de combustion 5, une collerette annulaire 13 qui se trouve dans la région de raccordement entre le corps d'injecteur 10 et le col d'injecteur 11 et qui, lorsque le corps d'injecteur 10 est serré axialement en direction de la chambre de combustion 5 par rapport à la culasse 1, se trouve entre la portée radiale 14 formée par la diminution radiale du corps d'injecteur 10 à son raccordement au col d'injecteur 11 et la portée 15 qui est formée par une diminution 16 de la douille rapportée 2, à son
raccordement avec son segment 7 qui est vissé dans la culasse 1.
Dans l'exemple de réalisation représenté, le fourreau protecteur 12 entoure le col d'injecteur 11 sur toute sa longueur à une certaine distance, en formant une fente annulaire 17. Le fourreau protecteur 12 est entouré, radialement à l'extérieur et à distance, par le segment de paroi 6 de la culasse 1 et du segment 7 de la douille rapportée 2, ces deux segments 6 et 7 déterminant le profil intérieur 8 du logement d'injecteur 3 qui est continu dans l'exemple de réalisation et qui s'élargit en cône vers le côté qui est éloigné de la chambre de combustion 5, profil qui est recouvert par le fourreau protecteur 12, lequel présente un profil extérieur 18 qui s'étend en suivant le profil intérieur 8 en s'élargissant en cône en direction de la collerette annulaire 13. La conicité du profil extérieur et du profil intérieur est calculée de manière que, vu dans la direction axiale de la chambre de combustion 5 vers la collerette annulaire 13, le profil intérieur 8 et le profil extérieur 18 se recouvrent radialement de telle manière que si l'on suppose une translation du fourreau protecteur 12, en direction de la chambre de combustion 5 après s'être arraché de la collerette annulaire 13, le profil extérieur 18 s'arrêtera contre le profil intérieur 8. En agissant sur la largeur de la fente annulaire 19 entre le profil extérieur 18 et le profil intérieur 8 et sur la valeur de la conicité, on peut déterminer la longueur de translation possible de la partie du fourreau protecteur 12 arrachée de la collerette annulaire 13 par rapport à la culasse 1. La distance de la région du profil intérieur 8 du logement d'injecteur 3 proche de la chambre de combustion 5 qui est à recouvrement par rapport au profil extérieur 18 du fourreau protecteur 12 correspond avantageusement à au moins un huitième de la longueur
du fourreau protecteur 12.
L'invention permet ainsi, avec des moyens simples, d'obtenir une retenue du fourreau protecteur 12 sans contact, qui l'empêche de tomber dans la chambre de combustion 5 si, sous l'effet de charges thermiques et/ou mécaniques et d'une défaillance résultante de la matière, le fourreau protecteur 12 devrait se briser au-dessous de la collerette annulaire 13 ou à son raccordement avec cette collerette. La représentation choisie comme exemple de réalisation sert uniquement à faire comprendre l'invention mais elle ne signifie en aucune façon
que l'invention soit limitée à la forme de réalisation visible sur la représentation.
C'est ainsi que, par exemple, il est possible, dans le cadre de l'invention, d'obtenir un recouvrement radial approprié entre le profil extérieur 18 du fourreau protecteur 12 et le profil intérieur 8 de la douille rapportée 2 par le fait que le fourreau protecteur 12 et/ou le segment axial correspondant de la douille rapportée 2, ou le profil intérieur 8 du logement d'injecteur 3, sont de forme échelonnée à gradins, auquel cas il peut être prévu un ou plusieurs gradins et les
espaces raccordant les gradins peuvent avoir une forme cylindrique.
A la différence de l'exemple de réalisation représenté, le profil intérieur du fourreau protecteur 12 peut suivre la forme du profil extérieur 18 du fourreau protecteur 12 qui a été choisie pour obtenir le recouvrement recherché, de sorte que la fente annulaire 17 s'élargit éventuellement vers
le côté qui est le plus éloigné de la chambre de combustion 5.
A la différence de ce qui est représenté, il est aussi possible de donner seulement à des régions partielles du fourreau protecteur 12 une forme conique sur leur profil extérieur 18, par exemple à la région terminale côté chambre de combustion, de sorte que le recouvrement est garanti dans cette région et que la chute du fourreau protecteur 12 ou de parties
de ce fourreau dans la chambre de combustion est ainsi exclue.
Dans l'exemple de réalisation, pour l'explication de I'invention, on suppose une configuration symétrique de révolution des
profils considérés, à savoir du profil intérieur 8 et du profil extérieur 18.
Toutefois, naturellement, dans le cadre de l'invention, il est aussi possible de donner seulement à des régions partielles de la périphérie une
configuration telle qu'il se produise un recouvrement.
Dans le cadre de l'invention, le fourreau protecteur 12 peut par ailleurs être configuré de manière à former aussi une retenue axiale pour le col d'injecteur 11, par exemple en accrochant le col 11 de l'injecteur par dessous à l'extrémité de ce col qui est dirigée vers la chambre de combustion 5 et qui présente l'ouverture d'injection 20. En combinaison avec une solution de ce genre ou qui correspond à cette fonction, une configuration selon l'invention qui mène à un recouvrement radial entre le fourreau protecteur 12 et le douille rapportée 2, ou la culasse 1, on obtient une sécurité de retenue, non seulement pour le fourreau protecteur 12 mais aussi pour le col d'injecteur 11 pour le cas o, alors que l'injecteur 2 est mis en place dans la culasse 1, il devrait se produire une rupture de cet injecteur. Dans le cadre de l'invention, le fourreau protecteur 12 peut être constitué par un fourreau en acier mais il est de préférence formé de matières possédant une haute conductibilité thermique comme le cuivre, par exemple, I'épaisseur de paroi pour le fourreau protecteur, représentant de préférence dans le cadre de l'invention, seulement une fraction du diamètre du col d'injecteur 11 et étant, par exemple, de l'ordre de grandeur de moins d'un millimètre. De façon correspondante, les largeurs des fentes annulaires sont de préférence de l'ordre de grandeur du dixième de millimètre, par exemple d'environ 0,5 mm. Pour des fentes annulaires de
cette gamme de dimension, des conicités allant jusqu'à environ 30, de préférence comprises entre 1 et 20, se révèlent appropriées, ou encore des largeurs de gradins correspondant à de telles conicités dans le cas d'un5 recouvrement radial obtenu au moyen d'un ou de plusieurs gradins.
R E V E N DI CATI ON S
1. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, destiné à être disposé dans un logement d'injecteur appartenant au moteur à combustion interne et s'ouvrant vers la chambre de combustion, et qui présente un corps d'injecteur et un col d'injecteur, diminué par rapport au corps d'injecteur et muni d'une ouverture d'injection prévue à l'extrémité du col côté chambre de combustion, et est muni d'un fourreau protecteur qui recouvre radialement le col d'injecteur, lequel fourreau délimite une fente annulaire le séparant du col de l'injecteur et, dans la position de montage de l'injecteur, se trouve par sa surface radialement extérieure à distance du logement d'injecteur qui l'entoure, l'injecteur pouvant être emboîté dans le logement d'injecteur en direction de la chambre de combustion et le fourreau protecteur étant serré axialement, à l'état monté de l'injecteur, par une collerette annulaire prévue à son extrémité dirigée vers le corps d'injecteur, entre le corps d'injecteur et le logement d'injecteur, dans la région du départ du col, caractérisé en ce que dans la position de montage de l'injecteur (1), le fourreau protecteur (12) présente, dans une région axiale qui se dirige vers la collerette annulaire (13), un profil extérieur (18) qui, au moins sur une région partielle de sa périphérie, est à contre- dépouille radiale par rapport au profil intérieur du logement d'injecteur (3) dans une région axiale qui est déportée en direction de la chambre de combustion (5) 2. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil extérieur (18) du fourreau protecteur (12) s'élargit en cône en direction de la collerette annulaire (13), du moins dans des segments. 3. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil extérieur (18) du fourreau protecteur (12) s'élargit en
direction de la collerette annulaire (13) en au moins un gradin.
4. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des
revendications précédentes,
caractérisé en ce que le profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) se rétrécit en cône, du moins dans des segments, en direction de la chambre de
combustion (5).
5. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des
revendications précédentes,
caractérisé en ce que le profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) se rétrécit
en direction de la chambre de combustion (5), en au moins un gradin.
6. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des
revendications précédentes,
caractérisé en ce que la région du profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) qui recoupe le profil extérieur (18) du fourreau protecteur (12) est
axialement rapprochée de la chambre de combustion (5).
7. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la distance de la région du profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) proche de la chambre de combustion (5) qui est à recouvrement par rapport au profil extérieur (18) du fourreau protecteur (12) correspond au moins à un huitième de la longueur du fourreau
protecteur (12).
8. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications
1 à 5,
caractérisé en ce que la région du profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) qui est à recouvrement par rapport au profil extérieur (18) du fourreau protecteur (12) se trouve, dans la direction axiale, dans la région du milieu
de la longueur du fourreau protecteur (12).
9. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications
1 à 5,
caractérisé en ce que la région du profil intérieur (8) du logement d'injecteur (3) qui est à recouvrement par rapport au profil extérieur (18) du fourreau
protecteur (12) est axialement rapprochée de la collerette annulaire (13).
10. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de
combustion d'un moteur à combustion interne selon une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le profil intérieur du fourreau protecteur (12) présente une
forme qui correspond approximativement à son profil extérieur (18).
11. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des
revendications précédentes,
caractérisé en ce que le profil intérieur (8) du fourreau protecteur (12) présente
une forme cylindrique.
12. Injecteur de carburant injectant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne selon l'une quelconque des
revendications précédentes,
caractérisé en ce que le profil intérieur (8) du fourreau protecteur (12) présente au
moins un gradin.
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