FR2799799A1 - Injecteur de carburant pour moteur a combustion interne - Google Patents

Abstract

Injecteur comprenant un corps (6), une aiguille (25) mobile contre un ressort (23) dans un perçage (19), et une tête d'obturation (30) à l'extrémité de l'aiguille (25); sa surface annulaire coopère avec un siège pour ouvrir un orifice d'éjection. L'injecteur est alimenté par une conduite d'alimentation (10), à partir d'une rampe commune (5) dont la pression est régulée par une soupape de régulation (4). Une soupape de commande (8) comprend un organe de commande (12) mobile axialement dans un perçage du corps (6) et délimitant une chambre de commande (16) reliée par un perçage d'étranglement à un canal de retour (17). Un volume annulaire (11) est relié à une conduite (10) et à la chambre par un canal d'étranglement. Une surface d'étanchéité coopère avec un siège de soupape.

Description

Etat de la technique.

L'invention concerne un injecteur de carburant pour des moteurs à combustion interne comprenant un corps

d'injecteur logé dans un perçage du moteur à combustion in-

terne, avec une extrémité supérieure non tournée vers la chambre de combustion et une extrémité inférieure tournée

vers celle-ci, une aiguille en forme de piston, mobile axia-

lement contre la force d'obturation développée par au moins un ressort dans un perçage d'aiguille réalisé dans le corps, une tête d'obturation prévue à l'extrémité inférieure de l'aiguille et dont la surface annulaire frontale tournée vers le corps est réalisée comme surface d'étanchéité de soupape

coopérant avec un siège de soupape réalisé sur la face fron-

tale du corps, au moins un orifice d'éjection réalisé au moins sur la tête d'obturation, cet orifice étant fermé à l'état fermé de l'injecteur par un organe d'obturation et pouvant ainsi être libéré par un mouvement d'ouverture dirigé vers l'extérieur, et un canal d'alimentation réalisé dans le corps, et débouchant dans une chambre de pression entourant

l'aiguille sur toute sa périphérie.

Un injecteur de carburant correspondant au type défini ci-dessus est connu selon le document DE 197 399 05 Al. Un organe d'obturation, ou aiguille en forme de piston, est mobile axialement dans le perçage d'un corps d'injecteur; dans sa partie supérieure, non située du

côté de la chambre de combustion, et dans sa partie infé-

rieure, située du côté de la chambre de combustion, cette ai-

guille est guidée dans un perçage. Entre la paroi du perçage et le segment intermédiaire de l'aiguille on a une chambre de pression dans laquelle débouche un canal d'alimentation. Le canal d'alimentation est relié par une conduite d'alimentation à haute pression à une pompe à haute pression de carburant; on remplit ainsi la chambre de pression avec du carburant à haute pression. L'extrémité inférieure de l'aiguille porte une tête d'obturation qui dépasse du perçage

du corps de l'injecteur. La surface enveloppe du segment in-

férieur de l'aiguille comporte deux rangées d'orifices d'éjection, décalées axialement; lorsque l'injecteur est fermé, ses orifices d'éjection sont cachés par le corps de l'injecteur. Les orifices d'éjection sont reliés à la chambre de pression par des canaux d'injection réalisés dans la tête d'obturation. Le mouvement de la course d'ouverture de

l'aiguille dirigée vers l'extérieur, vers la chambre de com-

bustion, fait que l'une ou les deux rangées des orifices d'éjection se dégagent du perçage et permettent au carburant d'être injecté par les canaux d'injection dans la chambre de

combustion. A l'extrémité supérieure de l'aiguille, coaxiale-

ment à son axe et solidairement à l'aiguille, on a une tige à

ressort et un plateau à ressort dans une chambre à ressort.

Au passage de la chambre à ressort vers le perçage, le corps de l'injecteur forme un épaulement annulaire; au moins un

ressort hélicoïdal de compression est placé entre cet épaule-

ment et le plateau à ressort, avec précontrainte. Ce ressort met en tension l'aiguille, vers l'intérieur, c'est-à-dire en l'écartant de la chambre de combustion. La surface d'étanchéité de l'aiguille est ainsi pressée contre le siège

et les orifices d'éjection sont rendus très étanches. Le seg-

ment inférieur de l'aiguille a un diamètre plus grand que son segment supérieur si bien que sous l'effet de la pression du carburant régnant dans la chambre de pression, on aura une force résultante s'exerçant sur l'aiguille dirigée dans la direction axiale vers la chambre de combustion. Si la force résultante dépasse la force d'obturation du ressort,

l'aiguille s'ouvre de la manière décrite ci-dessus.

Pour limiter la course d'ouverture entre l'aiguille et la chambre à ressort, il est prévu une butée de

fin de course. A côté d'une réalisation mécanique, le docu-

ment DE 197 399 05 Ai décrit une butée de course hydraulique à deux niveaux. Entre le perçage de l'aiguille et la chambre à ressort, on a un perçage intermédiaire avec une chambre

d'amortissement remplie de carburant et dont l'extrémité su-

périeure est délimitée par un épaulement en forme de colle-

rette relié à l'aiguille. Lors du mouvement de la course d'ouverture, le carburant de la chambre d'amortissement est poussé à travers deux cavités de l'aiguille dans chaque fois

une conduite de décharge associée à une cavité dans la cham-

bre à ressort, encore très largement sans pression. L'arête d'étanchéité de la première cavité est ainsi plus proche de la chambre de combustion que la seconde cavité de sorte que l'arête d'étanchéité de la première cavité pénètre dans le perçage dès qu'une rangée d'orifices d'éjection émerge du perçage. Au cours de la suite de la phase d'ouverture, le

carburant de la chambre d'amortissement est conduit exclusi-

vement à travers la seconde cavité et sa conduite de décharge dans la chambre à ressort. Dans la conduite de décharge de la seconde cavité, il est prévu une soupape de décharge qui ne s'ouvre que si la pression régnant dans la chambre d'amortissement dépasse un certain seuil de pression. En fonction de ce seuil de pression réglable par la soupape de décharge, on peut commander le degré de dégagement de l'aiguille lors d'une course d'ouverture et ainsi également si on libère l'une seulement ou les deux rangées d'orifices d'éjection. La fabrication d'une telle soupape de décharge, réglable, est relativement coûteuse car le seuil de pression doit pouvoir être modifié selon l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. Cela renchérit considérablement la fabrication de l'injecteur de carburant car dans la partie du corps d'injecteur, exposée à la pression, il faut d'autres

actionneurs et le cas échéant également des capteurs.

Avantages de l'invention.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients et solutions connus et concerne à cet effet un injecteur du type défini cidessus, caractérisé en ce que l'injecteur est alimenté en carburant à partir d'une chambre

à haute pression (rampe commune) et une conduite d'alimen-

tation haute pression, la pression du carburant dans la cham-

bre collectrice à haute pression pouvant être régulée par une soupape de régulation, et comprend une soupape de commande

avec un organe de commande en forme de piston monté de ma-

nière mobile axialement et de façon sensiblement coaxiale à l'aiguille dans un perçage de commande du corps de clapet,

l'organe de commande délimitant, avec sa surface frontale su-

périeure, une chambre de commande reliée par un perçage

d'étranglement à un canal de retour, le perçage d'étran-

glement pouvant être fermé par une soupape à commande élec-

trique, un volume annulaire réalisé sur toute la périphérie de l'organe de commande, volume annulaire dans lequel débou-

che la conduite d'alimentation haute pression et qui est re-

lié à la chambre de commande par un canal d'étranglement, et une surface d'étanchéité réalisée sur l'organe de commande, cette surface d'étanchéité coopérant avec un siège de soupape réalisé dans la surface enveloppe du perçage de commande de la soupape, pour que le mouvement axial de la course d'ouverture de l'organe de commande relie le volume annulaire

au canal d'alimentation.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses: * la chambre de pression est reliée à au moins un orifice d'éjection par un canal d'injection réalisé dans la tête d'obturation; * l'aiguille comporte au moins deux rangées d'orifices d'éjection décalées dans la direction axiale et chaque rangée d'orifices d'éjection comporte au moins un orifice d'éjection. Le corps peut comporter une butée de course à deux étages, la hauteur du segment de course d'ouverture

étant dimensionnée pour que lorsqu'on atteint le premier seg-

ment d'ouverture, la rangée d'orifices d'éjection inférieure s'ouvre et au cours du second segment de la course

d'ouverture, les deux rangées d'orifices d'éjection sont ou-

vertes; dans ce cas la butée de course peut être une butée de course hydraulique, selon laquelle une chambre

d'amortissement hydraulique est reliée à une conduite de dé-

charge commandée à la fermeture; l'aiguille peut comporter au moins deux cavités dont l'une relie éventuellement la chambre d'amortissement à une conduite de décharge et l'autre

relie la chambre d'amortissement à une autre conduite de dé-

charge, les liaisons étant susceptibles d'être interrompues

successivement pendant la course d'ouverture de l'aiguille.

En outre, on prévoit dans la conduite de décharge une soupape de décharge qui ouvre la conduite de décharge pour un certain seuil de pression dans la chambre

d'amortissement; le seuil de pression de la soupape de dé-

charge peut être réglable, ou être maintenu constant et ainsi l'amplitude de la course d'ouverture peut se commander par l'intermédiaire de la pression régnant dans la rampe com- mune; mais on peut aussi concevoir la pression dans la rampe commune maintenue constante, et l'amplitude du mouvement de la course d'ouverture peut se commander par le réglage du

seuil de pression dans la soupape de décharge.

L'injecteur de carburant pour moteur à combustion

interne selon l'invention offre l'avantage qu'avec la com-

mande ainsi réalisée de l'arrivée de carburant vers

l'aiguille, en combinaison avec la mise à disposition de sec-

tions d'injection réglables de manière variable, on peut

avoir une commande très précise des injections pour diffé-

rents états de fonctionnement. Le carburant est pris dans le réservoir par une pompe à haute pression pour être fourni à

une chambre collectrice à haute pression (rampe commune).

Selon l'invention, on prévoit avantageusement que: * le canal d'étranglement qui relie le volume annulaire à la chambre de commande est réalisé par un perçage dans l'organe de commande; * le volume annulaire est relié à la chambre de commande par un canal annulaire entre le perçage de commande et l'organe de commande;

* la soupape de régulation à commande électrique est consti-

tuée par une électrovanne ou une soupape piézo-

électrique; * l'aiguille va en rétrécissant au niveau de la chambre de pression. La pompe à haute pression comporte une soupape de régulation permettant de réguler la pression du carburant

dans la chambre à haute pression selon l'état de fonctionne-

ment du moteur à combustion interne. On a ainsi une possibi-

lité de régulation, en ouvrant un ou deux orifices d'éjection de l'injecteur sans avoir à modifier le seuil de pression de la soupape de décharge. L'instant, la durée et l'évolution chronologique de l'injection sont régulés par une soupape de commande avec un organe de commande qui commande l'ouverture et la fermeture de la communication entre la conduite

d'alimentation haute pression et le canal d'alimentation réa-

lisé dans le corps de l'injecteur, indirectement par une sou- pape à commande électrique. On a ainsi un système d'injection

dans lequel l'opération d'injection peut être adaptée de fa-

çon optimale à l'état de fonctionnement du moteur à combus-

tion interne et au souhait instantané du conducteur par la pression de la rampe commune et par la soupape à commande électrique. La pression du carburant dans la chambre à haute pression (rampe commune) règle l'ensemble de la section d'injection (ou d'éjection) par la hauteur de la course d'ouverture et ainsi de la quantité de carburant par unité de temps que l'on injecte dans le moteur à combustion interne et la soupape à commande électrique définissant l'instant et la

chronologie de l'injection.

La régulation se fait avantageusement par l'intermédiaire d'une unité de régulation centrale commandée

par un calculateur qui traite toutes les données des diffé-

rents actionneurs et capteurs et calcule à partir de là

l'instant d'injection optimum et le profil d'injection opti-

mum. La réalisation est possible sans coût important et en

utilisant des composants déjà existants.

Dessins:

Un exemple de réalisation d'un injecteur de car-

burant selon l'invention est représenté dans les dessins et

sera décrit ci-après de manière plus détaillée.

Ainsi: * la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention montrant schématiquement les

parties correspondantes du système d'alimentation en car-

burant,

* la figure 2 est une vue à échelle agrandie en coupe longi-

tudinale de la soupape de commande, * la figure 3 est une vue à échelle agrandie de l'extrémité

de l'injecteur de carburant du côté de la chambre de com-

bustion, la figure 4 est une vue à échelle agrandie d'une coupe

longitudinale de la butée de course hydraulique.

Description de l'exemple de réalisation.

La figure 1 montre une installation d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne, notamment des moteurs à combustion interne à allumage non commandé. On

décrira la structure de base de l'injecteur de carburant ain-

si que son mode de fonctionnement à l'aide de la figure 1.

Du carburant est transféré, par une pompe à haute pression 3 d'un réservoir de carburant 1, par une conduite 2, dans une chambre d'alimentation à haute pression 5 (rampe

commune). La pompe à haute pression 3 est équipée d'une sou-

pape de régulation 4 permettant de réguler la pression du carburant dans la chambre à haute pression 5 selon l'état de

fonctionnement du moteur à combustion interne. Plusieurs con-

duites d'alimentation à haute pression 10 partent de la cham-

bre à haute pression 5; une seule telle conduite est représentée à titre d'exemple à la figure 1. La conduite d'alimentation à haute pression 10 est reliée à un perçage d'alimentation 9 du corps 6 d'un injecteur de carburant. Le corps 6 est monté dans un perçage de réception du bloc d'un moteur à combustion interne non représenté dans le dessin; l'extrémité inférieure du corps 6 de l'injecteur est tournée vers la chambre de combustion et l'extrémité supérieure est

non tournée vers la chambre de combustion. La forme exté-

rieure du corps 6 de l'injecteur est très largement symétri-

que en rotation par rapport à l'axe 70; le corps 6 peut être

formé de plusieurs parties.

La partie supérieure du corps 6 comporte une sou-

pape de commande 8 assurant la commande de la communication

entre le perçage d'alimentation 9 et les autres unités fonc-

tionnelles de l'injecteur. Un perçage de commande 7 est réa-

lisé de manière pratiquement coaxiale à l'axe 70 du corps 6 de l'injecteur. Ce perçage de commande 7 reçoit un organe de

commande de soupape 12, en forme de piston, mobile axiale-

ment. L'organe de commande de piston 12 est déplacé indirec-

tement par l'intermédiaire d'une soupape à commande électrique 15 par la pression du carburant, axialement dans le perçage de commande 7; cela permet de fermer et d'ouvrir

un siège de soupape 22 et un épaulement de pression de com-

mande 21 réalisé comme surface d'étanchéité de soupape, et commandant la communication entre le perçage d'alimentation 9 et un canal d'alimentation 20 dans le corps 6 de l'injecteur. Le canal d'alimentation 20 débouche dans la partie inférieure du corps 6, dans un perçage 19 logeant un organe d'obturation en forme de piston, mobile axialement. L'organe d'obturation 25 (aiguille) est étagé en diamètre; il est formé d'un segment supérieur 25a, d'un segment intermédiaire

b et d'un segment inférieur 25c. Le diamètre du segment su-

périeur 25a de l'aiguille 25 est plus grand que celui du seg-

ment inférieur 25c. Le segment supérieur 25a et le segment inférieur 25c guident l'aiguille 25 dans le perçage 19. Le segment intermédiaire 25b est rétréci de façon à réaliser une chambre de pression 26 entre le segment intermédiaire 25b de l'aiguille 25 et le perçage 19. Au passage entre le segment intermédiaire 25b et le segment inférieur 25c de l'aiguille , on a un épaulement de pression 36 tourné vers la chambre de combustion. Dans la zone supérieure de l'aiguille 25, la chambre de pression 26 est agrandie par une extension radiale 26a dans laquelle débouche le canal d'alimentation 20; ce canal est disposé très largement, de manière parallèle à l'axe 70 de l'aiguille 25, dans le corps 6 de l'injecteur. Le segment inférieur 25c de l'aiguille 25 porte une tête d'obturation 30 munie d'une surface d'étanchéité 32. Cette surface coopère avec un siège de soupape 31 réalisé dans le corps 6 de l'injecteur et commande ainsi, à l'ouverture et à

la fermeture, au moins un orifice d'éjection 33 par le mouve-

ment de déplacement d'ouverture dirigé vers l'extérieur de

l'aiguille 25.

Coaxialement à l'axe 70 de l'aiguille 25, la par-

tie supérieure 25a de cette aiguille comporte une tige à res-

sort 51 essentiellement de forme cylindrique; cette tige

s'étend sur une chambre d'amortissement 40 et un perçage in-

termédiaire 48 jusque dans une chambre à ressort 24.

L'extrémité supérieure de la tige à ressort 51 est munie d'un plateau à ressort 50 essentiellement cylindrique, de diamètre supérieur à celui de la tige à ressort 51. Au passage entre la chambre à ressort 24 et le perçage intermédiaire 48, on a

un épaulement annulaire 52; au moins un ressort 23, de pré-

férence un ressort hélicoïdal de compression, est installé avec précontrainte entre cet épaulement 52 et le plateau à ressort 50. Ainsi, le plateau à ressort 50 est repoussé de la chambre de combustion; il en est de même de l'aiguille 25 par l'intermédiaire de la tige à ressort 51 si bien que la surface d'étanchéité 32 est pressée contre la surface formant

siège 31.

Dans la zone du perçage intermédiaire 48, entre la chambre à ressort 24 et le segment supérieur 25a de l'aiguille 25, on a une butée de course hydraulique 45 qui limite le mouvement d'ouverture de l'organe de commande de soupape, mouvement dirigé vers l'extérieur. On peut avoir une réalisation en plusieurs étages, ce qui, avec les orifices d'éjection 33 réalisés de manière correspondante, fait que l'ensemble de la section d'injection peut être commandé en

fonction de la course d'ouverture.

La figure 2 montre une vue à échelle agrandie d'une coupe longitudinale de la soupape de commande 8. Le perçage de commande 7, recevant la soupape de commande, est dans une très large mesure coaxial à l'axe 70 du corps 6 de

l'injecteur; le perçage de commande 7 reçoit, de manière mo-

bile axialement, l'organe de soupape de commande 12 en forme de piston. L'organe de soupape de commande 12 a un diamètre étagé, et est subdivisé en une partie supérieure 12a, une partie intermédiaire 12b et une partie inférieure 12c. Le diamètre du segment supérieur 12a de l'organe 12 est plus

grand que le diamètre du segment intermédiaire 12b.

Une augmentation radiale de la section du perçage de commande 7 donne, au niveau du segment intermédiaire 12b de l'organe 12, un volume annulaire supérieur 11 dans lequel débouche le perçage d'alimentation 9 et par lequel l'organe 12 est soumis dans la zone de toute sa périphérie par la pression du carburant arrivant par le perçage d'alimentation 9. Dans la zone du segment inférieur 12c de l'organe 12, une extension radiale de la section du perçage de commande 7 forme un volume annulaire inférieur 28 à partir duquel part

le canal de sortie 20 allant vers les orifices d'éjection 33.

Le passage du segment supérieur 12a, vers le segment intermé-

diaire 12b de l'organe 12, réalise un épaulement supérieur 60 recevant la pression de la soupape de commande et constituant

une limitation supérieure du volume annulaire supérieur 11.

Au passage du segment intermédiaire 12b vers le segment infé-

rieur 12c de l'organe 12, on a une surface d'étanchéité 21 coopérant avec un siège de soupape de commande 22 réalisé

dans la paroi intérieure du perçage de commande 7.

Le mouvement axial de l'organe de commande 12, en s'écartant de la chambre de combustion, soulève la surface

d'étanchéité 21 par rapport au siège 22 et relie ainsi le vo-

lume annulaire supérieur 11 au volume annulaire inférieur 28 et ainsi le perçage d'alimentation 9 au canal d'alimentation 20. La surface frontale supérieure 18 de l'organe de commande 12 forme la limite inférieure d'une chambre de commande 16 par ailleurs délimitée par la paroi du perçage de commande 7

et, au niveau de l'extrémité supérieure, par un disque inter-

médiaire 37. La chambre de commande 16 est reliée au volume annulaire supérieur 11 par un canal d'étranglement 13 réalisé sous la forme d'un perçage dans l'organe de commande 12. En variante, on peut également former le canal d'étranglement 13 par un intervalle annulaire entre le segment supérieur 12a de

l'organe de commande 12 et le perçage de commande 7. Le dis-

que intermédiaire 37 comporte en son milieu un perçage d'étranglement 14 qui relie la chambre de commande 16 à un canal de retour 17. Le carburant qui passe dans le canal de retour 17 s'écoule par un perçage de retour 17a réalisé dans le corps 6 et par une conduite de sortie 65 pour revenir dans le réservoir de carburant 1. Le perçage d'étranglement 14 peut être fermé par une soupape 15 à commande électrique. La soupape 15 à commande électrique peut être par exemple une soupape à bille et l'étanchéité du perçage d'étranglement 14

est réalisée par application d'une bille d'étanchéité 38 con-

tre l'ouverture supérieure du perçage d'étranglement 14 pour en assurer l'obturation. Pour ouvrir le perçage

d'étranglement 14, on soulève la bille d'étanchéité par rap-

Il

port à l'ouverture à l'aide de la soupape à commande électri-

que 15. La soupape à commande électrique 15 peut être consti-

tuée par exemple par une électrovanne ou encore par une

soupape commandée par un actionneur piézo-électrique.

La figure 3 montre une vue à échelle agrandie de la zone inférieure de l'injecteur de carburant en position d'ouverture. L'extrémité inférieure de l'aiguille 25 porte une tête d'obturation 30 reliée solidairement à l'aiguille 25 et sortant du perçage 19. La surface annulaire de la tête

d'obturation 30 tournée vers le corps 6 de l'injecteur com-

porte une surface d'étanchéité 32 pressée en position de fer-

meture de l'aiguille 25 sous l'action du ressort de compression 23 contre un siège de soupape 31 réalisé sur la

surface frontale du corps 6 de l'injecteur. La surface enve-

loppe du segment inférieur 25c de l'aiguille 25 comporte au moins un orifice d'éjection 33; cet orifice est relié à la chambre de pression 26 par un canal d'éjection 34 réalisé dans la partie inférieure 25c de l'aiguille. Lorsque l'aiguille 25 est en position de fermeture, l'orifice d'éjection 33 est couvert par le corps 6 de l'injecteur et la

surface d'étanchéité 32 et le siège 31 réalisent une ferme-

ture étanche de l'orifice d'éjection 33. Le mouvement de course d'ouverture vers l'extérieur de l'aiguille 25 fait que l'orifice d'éjection se dégage du perçage 19 et relie la chambre de pression à la chambre de combustion par le canal

d'injection 34.

A la place d'une seule ouverture d'éjection 33 on peut également prévoir plusieurs ouvertures d'éjection 33a, 33b, décalées axialement dans le segment inférieur 25c de l'aiguille 25 pour permettre de commander l'ensemble de la section d'éjection en fonction de la hauteur de la course

d'ouverture exécutée par l'aiguille 25 (buse à registre va-

riable). En variante, on peut également prévoir un ou plu-

sieurs orifices d'éjection de plus grand diamètre sur l'aiguille 25 et qui, suivant la hauteur de la course d'ouverture, ne se dégagent que partiellement du perçage 19 pour permettre ainsi la commande de l'ensemble de la section d'éjection. La figure 4 montre une vue à échelle agrandie de la butée hydraulique 45 de la course. Au niveau du perçage intermédiaire 48 on a une chambre d'amortissement 40 logeant

un joint d'étanchéité 46 relié solidairement à la tige élas-

tique 51 et qui peut être composé de plusieurs parties. Il assure l'étanchéité de la chambre d'amortissement 40 vers le

haut alors que la limite inférieure est assurée par la sur-

face annulaire 62 munie à sa périphérie intérieure d'une arête d'étanchéité 47. L'aiguille 25 comporte deux cavités 41, 42 au niveau de la chambre d'amortissement 40. La chambre d'amortissement 40 est reliée par la première cavité 41 et une conduit de décharge 49 à la chambre à ressort 24. De même, la chambre d'amortissement 40 est reliée par la seconde

cavité 42 et une conduite de décharge 43 à la chambre à res-

sort 24; la conduite de décharge 43 comporte une soupape de décharge 44 formée par un clapet anti-retour ou une soupape

de retenue de pression. La soupape de décharge 44 est réali-

sée sous la forme d'un élément d'étanchéité 54 essentielle-

ment conique, pressé par la force d'un ressort 56 logé en précontrainte dans une chambre de ressort d'étanchéité 58, contre l'ouverture de la conduite de décharge 43. La chambre à ressort d'étanchéité 58 est reliée par une autre conduite

de décharge 57 à la chambre à ressort 24.

La cavité 41 comporte une arête supérieure 41' plus près de la chambre de combustion que l'arête supérieure

42' de la cavité 42. Dès que l'arête supérieure 41' de la ca-

vité 41 se dégage de l'arête d'étanchéité 47, lors du mouve-

ment d'ouverture de l'aiguille 25, cela coupe la

communication entre la chambre d'amortissement 40 et la con-

duite de décharge 49 à travers la cavité 41. Dans une pre-

mière partie du mouvement d'ouverture, le carburant est pressé, de la chambre d'amortissement 40, par la cavité 41 et la conduite de décharge 49, dans la chambre à ressort 24. Dès que l'arête supérieure 41' de la cavité 41 est couverte par l'arête d'étanchéité 47, le premier segment de la course

d'ouverture se termine et la sortie de carburant de la cham-

bre d'amortissement 40 ne peut plus se faire alors que par la cavité 42 et le canal de décharge 43. Du fait de la soupape de décharge 44 installée dans le canal de décharge 43, cette sortie ne se produira que si la pression dans la chambre

d'amortissement 40 atteint un certain seuil de pression né-

cessaire pour commander l'ouverture de la soupape de décharge 44. Ce seuil de pression est réglé par le choix du ressort 56. On peut également prévoir de régler le seuil de pression sur l'injecteur dont le montage est terminé, à l'aide d'un

élément de réglage approprié sur la soupape de décharge 44.

Lorsque l'arête supérieure 42' de la cavité 42 atteint l'arête d'étanchéité 47, la chambre d'amortissement 40 se ferme de manière étanche hydrauliquement et la course d'ouverture se termine. Les deux segments decourse d'ouverture, définis par les arêtes supérieures 41', 42' des

cavités 41, 42, sont réalisés pour que dans le premier seg-

ment de la course d'ouverture, la première rangée des orifi-

ces d'éjection 33a se dégage du perçage 19 et que pour le second segment de la course d'ouverture, la seconde rangée 33b des orifices d'éjection 33 se dégage également. A l'aide du seuil de pression on peut commander si l'une ou les deux

rangées d'orifices d'éjection 33a, 33b de l'injection de car-

burant, qui s'ouvrent vers l'extérieur, doivent être comman-

dées à l'ouverture au cours de ce mouvement d'ouverture.

L'injecteur de carburant défini ci-dessus fonc-

tionne de la manière suivante: La pompe à haute pression 3 prend le carburant du réservoir 1 et le pompe par la conduite d'alimentation 2 dans la chambre à haute pression 5 dans laquelle on maintient une pression de carburant constante. La soupape de régulation 4 permet de commander cette pression du carburant selon l'état

de fonctionnement du moteur à combustion interne. Le carbu-

rant est introduit dans le volume annulaire supérieur 11 de la chambre haute pression 5 par la conduite d'alimentation 10 et le perçage d'alimentation 9. Si le perçage d'étranglement

14 est fermé par la soupape à commande électrique 15, il rè-

gne la même pression de carburant dans le volume annulaire 11 et dans la chambre de commande 16 du fait du canal d'étranglement 13. La pression du carburant dans la chambre de commande 16 agissant sur la surface frontale 18 de l'organe de commande 12 et à laquelle ne s'oppose pas de pression de carburant antagoniste sur le côté opposé de l'organe de commande 12, communique à cet organe 12 une force résultante dirigée dans la direction axiale vers la chambre de combustion. Cette force pousse la surface d'étanchéité 21 contre le siège de soupape 22. Cela réalise l'étanchéité du volume annulaire supérieur 11 par rapport au volume annulaire

inférieur 28.

On démarre l'injection par la soupape à commande électrique 15 qui ouvre le perçage d'étranglement 14 par un

mouvement d'ouverture s'écartant de la chambre de combus-

tion; la chambre de commande 16 est ainsi reliée au canal de retour 17. La pression régnant dans la chambre de commande 16 chute, de cette manière, très rapidement car le canal d'étranglement 13 présente une perte de charge plus élevée que le perçage d'étranglement 14. La pression du carburant exercée sur l'épaulement supérieur de pression 60 engendre

une force dirigée axialement vers l'organe de commande 12.

Comme il n'y a pas de pression de carburant dans la chambre de commande 16, cela donne une force résultante agissant sur l'organe de commande 12 qui se déplace dans la direction axiale en s'éloignant de la chambre de combustion et soulève

ainsi la surface d'étanchéité 22 par rapport au siège de sou-

pape 21.

Le volume annulaire supérieur 11 est alors relié au volume annulaire inférieur 28 et le carburant s'écoule du

volume annulaire supérieur 11 dans le volume annulaire infé-

rieur 28 et de là, à travers le canal d'alimentation 20 dans la chambre de pression 26. L'épaulement de pression 36 de l'aiguille 25, tourné vers la chambre de combustion, exerce

sur l'aiguille 25 une force résultante dirigée vers la cham-

bre de combustion du fait de la pression du carburant dans la

chambre de pression 26. Lorsque cette force résultante dé-

passe la force d'obturation exercée par le ressort 23, le mouvement d'ouverture commence par le déplacement axial de l'aiguille 25 vers la chambre de combustion. Les orifices d'éjection 33 de la tête d'obturation 30 sont libérés et le carburant est éjecté de la chambre de pression 26, par les

canaux d'injection 34, dans la chambre de combustion. Le car-

burant de la chambre d'amortissement 40 est pressé par le

mouvement axial de l'aiguille 25, par la cavité 41 et le pre-

mier canal de décharge 49 correspondant, dans la chambre à ressort 24. Lorsque l'arête supérieure 41' de la cavité 41 atteint l'arête d'étanchéité 47, la sortie de carburant à travers la cavité 41 se termine. L'aiguille 25 se trouve alors dans la position dans laquelle la rangée inférieure 33a des orifices d'éjection 33a, 33b de la tête d'obturation est commandée à l'ouverture. La pression régnant dans la chambre

d'amortissement 40 augmente du fait de la poursuite du mouve-

ment d'ouverture de l'aiguille 25. Lorsque la pression ré-

gnant dans la chambre d'amortissement 40 atteint le seuil de pression réglé sur la soupape de décharge 44, le carburant peut s'échapper de la chambre d'amortissement 40 à travers la cavité 42, le canal de décharge 43 et la soupape de décharge 44 pour passer dans la chambre à ressort 24. Dans ce cas, le mouvement d'ouverture de l'aiguille 25 se poursuit de sorte qu'alors les deux rangées d'orifices d'éjection 33a, 33b de l'aiguille 25 sont commandées à l'ouverture. Lorsque l'arête supérieure 42' de la cavité 42 dépasse l'arête d'étanchéité

47, la chambre d'amortissement 40 est fermée hydraulique-

* ment; cela définit la course d'ouverture maximale de l'aiguille 25. Lorsque la pression régnant dans la chambre d'amortissement 40 n'atteint pas le seuil de pression de la soupape de commande 44, l'arête supérieure 41' de la cavité 41 limite la course d'ouverture et seulement une rangée

d'orifices d'éjection 33a sera commandée à l'ouverture au ni-

veau de l'aiguille 25.

Atteindre le seuil de pression de la soupape de décharge 44 dans la chambre d'amortissement 40 dépend, d'une part, du réglage de la soupape de décharge 44, et, d'autre

part, la pression dans la chambre d'amortissement 40 est es-

sentiellement proportionnelle à celle régnant dans la chambre de pression 26. Cela permet de régler l'amplitude de la course d'ouverture de l'aiguille 25 par la pression dans la chambre collectrice haute pression 5 à l'aide de la soupape

de régulation 4. La soupape de décharge 44 n'a pas à être ré-

glable dans ce cas.

La fin de l'opération d'injection se commence par la fermeture du perçage d'étranglement 14 par la soupape 15 à commande électrique. La chambre de commande 16 se remplit par le canal d'étranglement 14 avec du carburant venant du volume annulaire supérieur 11 jusqu'à ce que la même pression que

celle du volume annulaire 11 règne dans la chambre de com-

mande 12. Du fait des conditions de pression décrites ci-

dessus, appliquées à l'organe de commande 12, on a ainsi une force résultante s'exerçant sur l'organe de commande 12. Dans la direction axiale vers la chambre de combustion cette force presse la surface d'étanchéité 22 contre le siège 21, fermant ainsi la communication entre le volume annulaire supérieur 11 et le volume annulaire inférieur 28. Comme il n'y a plus de passage de carburant dans le volume annulaire 28, la pression de carburant régnant dans ce volume chute; il en est de même

du canal d'alimentation 20 et de la chambre de pression 26.

La force résultante appliquée à l'épaulement de pression 36 ne suffit plus alors pour s'opposer à la force d'obturation du ressort 23. La force du ressort 23 écarte l'aiguille 25 dans le perçage 19 par rapport à la chambre de combustion et l'orifice d'éjection 33 arrive de nouveau dans le perçage 19 pour être couvert par le corps 6. L'anneau d'étanchéité 46 se

soulève également si bien que le carburant passe par la cavi-

té 41 de la chambre à ressort 24 dans la chambre d'amortissement 40, jusqu'à ce que cette chambre 40 soit de

nouveau remplie de carburant.

Dans l'installation d'injection de carburant dé-

crite ci-dessus, la course d'ouverture est définie par le rapport de la pression dans la chambre collectrice haute

pression 5 (rampe commune) et le seuil de pression de la sou-

pape de décharge 44. L'instant de l'injection et son évolu-

tion chronologique, éventuellement subdivisé en plusieurs petites injections, est commandé par la soupape à commande

électrique 15.

Dans un système d'injection de carburant ayant une buse à registre variable, s'ouvrant en une étape, et à

butée de course mécanique ou hydraulique, l'injection se rè-

gle également à l'aide d'une soupape à commande électrique sous la forme d'une électrovanne. Grâce au montage de l'électrovanne à proximité immédiate de la buse et grâce à la5 pression de carburant élevée, constante, on peut réaliser des injections très brèves et se suivant rapidement. Grâce à une durée d'ouverture extrêmement courte de l'injecteur, on peut effectuer une préinjection avec seulement une rangée d'orifices d'éjection dans laquelle la buse ne s'ouvre qu'à moitié, en fonction de son inertie. L'injection principale consécutive résulte de la durée d'ouverture plus longue avec

les deux rangées d'ouvertures d'éjection, c'est-à-dire pour une section d'éjection complète.

Claims (13)

R E V E N D I C A T I ON S

1 ) Injecteur de carburant pour des moteurs à combustion in-

terne comprenant: * un corps d'injecteur (6) logé dans un perçage du moteur à combustion interne, avec une extrémité supérieure non

tournée vers la chambre de combustion et une extrémité in-

férieure tournée vers celle-ci, * une aiguille (25) en forme de piston, mobile axialement contre la force d'obturation développée par au moins un ressort (23) dans un perçage d'aiguille (19) réalisé dans le corps (6), * une tête d'obturation (30) prévue à l'extrémité inférieure de l'aiguille (25) et dont la surface annulaire frontale tournée vers le corps (6) est réalisée comme surface d'étanchéité de soupape (32) coopérant avec un siège de soupape (31) réalisé sur la face frontale du corps (6), * au moins un orifice d'éjection (33) réalisé au moins sur la tête d'obturation (30), cet orifice étant fermé à l'état fermé de l'injecteur par un organe d'obturation (6) et pouvant ainsi être libéré par un mouvement d'ouverture dirigé vers l'extérieur, et * un canal d'alimentation (20) réalisé dans le corps (6), et débouchant dans une chambre de pression (26) entourant l'aiguille (25) sur toute sa périphérie, caractérisé en ce que l'injecteur est alimenté en carburant à partir d'une chambre à haute pression (rampe commune) (5) et une conduite d'alimentation haute pression (10), la pression du carburant

dans la chambre collectrice à haute pression pouvant être ré-

gulée par une soupape de régulation (4) et comprend: * une soupape de commande (8) avec un organe de commande (12) en forme de piston monté de manière mobile axialement et de façon sensiblement coaxiale à l'aiguille (25) dans un perçage de commande (7) du corps de clapet (6), l'organe de commande (12) délimitant, avec sa surface

frontale supérieure (18), une chambre de commande (16) re-

liée par un perçage d'étranglement (14) à un canal de re-

tour (17), le perçage d'étranglement (14) pouvant être fermé par une soupape à commande électrique (15), * un volume annulaire (11) réalisé sur toute la périphérie de l'organe de commande (12), volume annulaire dans lequel débouche la conduite d'alimentation haute pression (10) et qui est relié à la chambre de commande (16) par un canal d'étranglement (13), et * une surface d'étanchéité (22) réalisée sur l'organe de commande (12), cette surface d'étanchéité coopérant avec un siège de soupape (21) réalisé dans la surface enveloppe

du perçage de commande (7) de la soupape, pour que le mou-

vement axial de la course d'ouverture de l'organe de com-

mande (12) relie le volume annulaire (11) au canal

d'alimentation (20).

2 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de pression (26) est reliée à au moins un orifice d'éjection (33) par un canal d'injection (34) réalisé dans la

tête d'obturation (30).

3 ) Injecteur selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que l'aiguille (25) comporte au moins deux rangées d'orifices d'éjection décalées dans la direction axiale et chaque rangée d'orifices d'éjection comporte au moins un orifice d'éjection

(33a, 33b).

4 ) Injecteur selon l'une des revendications 2 ou 3,

caractérisé en ce que le corps (6) comporte une butée de course (45) à deux étages,

la hauteur du segment de course d'ouverture étant dimension-

née pour que lorsqu'on atteint le premier segment d'ouverture, la rangée d'orifices d'éjection (33a) inférieure s'ouvre et au cours du second segment de la course d'ouverture, les deux rangées d'orifices d'éjection (33a,

33b) sont ouvertes.

) Injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que * la butée de course (45) est une butée hydraulique, selon laquelle une chambre d'amortissement hydraulique (40) est reliée à une conduite de décharge (43) commandée à la fer- meture, * l'aiguille (25) comporte au moins deux cavités (41, 42), la cavité (41) reliant éventuellement la chambre (40) à une conduite de décharge (49); la cavité (42) reliant éventuellement la chambre (40) à la conduite de décharge (43), et

* les liaisons précitées étant susceptibles d'être successi-

vement interrompues pendant la course d'ouverture de

l'aiguille (25).

6 ) Injecteur selon la revendication 5, caractérisé par

une soupape de décharge (44) prévue dans la conduite de dé-

charge (43).

7 ) Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la soupape de décharge (44) ouvre la conduite de décharge (43) pour un certain seuil de pression dans la chambre

d'amortissement (40).

8 ) Injecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que

le seuil de pression de la soupape de décharge (44) est ré-

glable.

9 ) Injecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que

le seuil de pression de la soupape de décharge (44) est main-

tenu constant et ainsi l'amplitude de la course d'ouverture peut se commander par l'intermédiaire de la pression régnant dans la rampe commune (5) ) Injecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pression dans la rampe commune (5) est maintenue constante et l'amplitude du mouvement de la course d'ouverture peut se commander par le réglage du seuil de pression dans la soupape

de décharge (44).

11 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal d'étranglement (13), qui relie le volume annulaire

(11) à la chambre de commande (16), est réalisé par un per-

çage (13) dans l'organe de commande.

12 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume annulaire (11) est relié à la chambre de commande (16) par un canal annulaire entre le perçage de commande (7)

et l'organe de commande (12).

13 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que

la soupape de régulation à commande électrique (15) est cons-

tituée par une électrovanne.

14 ) Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de régulation à commande électrique (15) est une

soupape piézo-électrique.

15 ) Injecteur selon l'une des revendications 1 à 14,

caractérisé en ce que l'aiguille (25) va en rétrécissant au niveau de la chambre de

pression (26).