FR2857059A1

FR2857059A1 - Fuel injector for internal combustion engine, has pre stressed compensating spring exerting force that reduces with time on valve seat to raise injector needle by opening hydraulic force when opening pressure is reached in pressure chamber

Info

Publication number: FR2857059A1
Application number: FR0407301A
Authority: FR
Inventors: Markus Ohnmacht; Andreas Koeninger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-01-07
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: DE10330257A1; FR2857059B1

Abstract

The injector has a pressure chamber delimited by a conical valve seat (13) including an injector needle (5). A needle end has a conical air tight surface supported against the seat surface and extending seats hydraulic diameter. A pre stressed compensating spring exerts a force that reduces with time, on the seat to raise the needle by an opening hydraulic force when an opening pressure is reached in the chamber.

Description

Domaine de l'inventionField of the invention

La présente invention concerne un injecteur de carburant pour un moteur à combustion interne comprenant une chambre de pression qui se remplit de carburant et est délimitée par un siège de soupape essentiellement conique ainsi qu'une aiguille d'injecteur coulissant longitudinalement dans la chambre de pression, l'extrémité de l'aiguille du côté du siège de soupape ayant une surface d'étanchéité essentiellement conique formée pour que lorsque la surface d'étanchéité est en appui contre le siège d'étanchéité, une partie de la surface d'étanchéité allant jusqu'au t o diamètre hydraulique du siège soit exposée au carburant de la chambre de pression, ainsi qu'un ressort de fermeture précontraint, agissant sur l'aiguille d'injecteur pour exercer sur celle-ci une force dirigée vers le siège de soupape alors que lorsqu'on atteint une pression d'ouverture dans la chambre de pression, l'aiguille d'injecteur est soumise à une force d'ouverture hydraulique soulevant l'aiguille par rapport à son siège de soupape. The present invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine comprising a pressure chamber which fills with fuel and is delimited by a substantially conical valve seat and an injector needle sliding longitudinally in the pressure chamber, the end of the needle on the valve seat side having a substantially conical sealing surface formed so that when the sealing surface bears against the sealing seat, a portion of the sealing surface up to to the hydraulic diameter of the seat is exposed to the fuel of the pressure chamber, and a prestressed closing spring acting on the injector needle to exert on it a force directed towards the valve seat while when an opening pressure is reached in the pressure chamber, the injector needle is subjected to a hydraulic opening force the needle relative to its valve seat.

Etat de la technique On connaît déjà un tel injecteur de carburant pour un mo- teur à combustion interne. Il est par exemple décrit dans le document DE- 124 703-Al. Dans cet injecteur de carburant, une chambre de pression réalisée dans le corps de l'injecteur reçoit une aiguille d'injecteur coulis- sant longitudinalement. La chambre de pression est délimitée du côté de la chambre de combustion par un siège de soupape conique d'où partent un ou plusieurs orifices d'éjection (encore appelés orifices d'injection) dé- bouchant dans la chambre de combustion. L'extrémité de l'aiguille d'injecteur du côté du siège de soupape présente une surface d'étanchéité essentiellement conique coopérant avec le siège de soupape pour ouvrir et fermer les orifices d'éjection et permettre suivant la position de l'aiguille d'injecteur, d'injecter le carburant de la chambre de pression à travers les orifices d'éjection. L'aiguille d'injecteur est sollicitée en direction du siège de soupape par une force de fermeture créée par un ressort de fermeture précontraint. Une force hydraulique d'ouverture s'oppose à la force de fermeture; cette force hydraulique agit entre autre sur des parties de la surface d'étanchéité de la soupape. La venue en appui contre le siège de soupape fait que lorsque l'injecteur est fermé, toute la surface d'étanchéité de la soupape n'est pas sollicitée par la pression du carburant dans la chambre de pression, mais seulement la surface correspondant au dia- mètre hydraulique du siège. On a ainsi une limite passant par le plan ra- dial de l'axe longitudinal de l'aiguille et ce n'est que jusqu'à cette limite que le carburant agit sur la surface d'étanchéité et crée une force d'ouverture correspondante opposée à la force de fermeture. Si la pression régnant dans la chambre de pression atteint la pression d'ouverture à la- quelle la force d'ouverture hydraulique compense la force de fermeture, l'injecteur de carburant s'ouvre. Si la pression régnant dans la chambre de pression est inférieure à la pression d'ouverture, l'aiguille d'injecteur reste en position de fermeture en appui contre le siège de soupape. STATE OF THE ART Such a fuel injector is already known for an internal combustion engine. It is for example described in DE-124 703-A1. In this fuel injector, a pressure chamber in the body of the injector receives a longitudinally slidable injector needle. The pressure chamber is defined on the combustion chamber side by a conical valve seat from which one or more ejection orifices (also called injection orifices) open into the combustion chamber. The end of the injector needle on the valve seat side has a substantially conical sealing surface cooperating with the valve seat to open and close the ejection ports and allow depending on the position of the needle. injector, to inject fuel from the pressure chamber through the ejection ports. The injector needle is urged towards the valve seat by a closing force created by a prestressed closing spring. A hydraulic opening force opposes the closing force; this hydraulic force acts among other things on parts of the sealing surface of the valve. The fact that it comes into abutment against the valve seat means that when the injector is closed, the entire sealing surface of the valve is not stressed by the pressure of the fuel in the pressure chamber, but only the area corresponding to the dia. - hydraulic meter of the seat. There is thus a limit passing through the radial plane of the longitudinal axis of the needle and it is only up to this limit that the fuel acts on the sealing surface and creates a corresponding opening force. opposite to the closing force. If the pressure in the pressure chamber reaches the opening pressure at which the hydraulic opening force compensates for the closing force, the fuel injector opens. If the pressure in the pressure chamber is less than the opening pressure, the injector needle remains in the closed position against the valve seat.

L'injecteur de carburant, connu présente toutefois l'inconvénient que le diamètre hydraulique du siège (diamètre de siège à activité hydraulique) n'est pas constant. L'usure produite par l'appui de l'aiguille d'injecteur contre le siège de soupape fait que l'aiguille d'injecteur se creuse sensiblement dans le siège de soupape et au fur et à mesure une surface partielle plus réduite de la surface d'étanchéité sera sollicitée par la pression du carburant. Ainsi, alors que la force de fermeture reste constante, la pression d'ouverture sera augmentée car il faut vaincre la force de fermeture en agissant sur une surface plus petite. Cela modifie le comportement à l'injection, en particulier le point d'injection (instant de l'injection) et la dose injectée, ce qui se répercute de manière négative sur la combustion. However, the known fuel injector has the disadvantage that the hydraulic diameter of the seat (seat diameter with hydraulic activity) is not constant. The wear produced by pressing the injector needle against the valve seat causes the injector needle to substantially dig into the valve seat and as a smaller surface area of the surface the seal will be stressed by the fuel pressure. Thus, while the closing force remains constant, the opening pressure will be increased because it is necessary to overcome the closing force by acting on a smaller surface. This modifies the injection behavior, in particular the injection point (instant of the injection) and the injected dose, which has a negative effect on the combustion.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un injecteur du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la force exercée par le ressort de fermeture pré- contraint diminue en fonction du temps pour compenser au moins approximativement l'effet de l'augmentation du diamètre hydraulique du siège sur la pression d'ouverture. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The object of the present invention is to remedy these drawbacks and concerns for this purpose an injector of the type defined above, characterized in that the force exerted by the pre-stressed closing spring decreases as a function of time to at least approximately compensate for the effect of increasing the seat's hydraulic diameter on the opening pressure.

L'injecteur selon l'invention a l'avantage de maintenir au moins approximativement constante la pression d'ouverture pendant toute la durée de vie de l'injecteur. Le ressort de fermeture est conçu pour que la force de ressort engendrée par la précontrainte diminue par relaxation du ressort de fermeture en fonction du temps ce qui compense la diminution de la surface disponible du fait de l'augmentation du diamètre hydraulique du siège. The injector according to the invention has the advantage of maintaining at least approximately constant opening pressure throughout the life of the injector. The closing spring is designed so that the spring force generated by the prestress decreases by relaxation of the closing spring as a function of time, which compensates for the decrease in the available area due to the increase in the hydraulic diameter of the seat.

Suivant un autre développement avantageux, dans des injecteurs dans lesquels la force de fermeture n'est pas exclusivement four-nie par la force développée par un ressort mais en outre par la pression hydraulique régnant dans la chambre de commande, on peut également concevoir le ressort de fermeture selon l'invention pour que la pression d'ouverture reste constante. Cela permet d'appliquer l'invention à tous les types d'injecteurs actuels. According to another advantageous development, in injectors in which the closing force is not exclusively provided by the force developed by a spring but also by the hydraulic pressure prevailing in the control chamber, it is also possible to design the spring closure according to the invention so that the opening pressure remains constant. This makes it possible to apply the invention to all types of current injectors.

Selon un autre développement avantageux de l'objet de l'invention, le ressort de fermeture entoure l'aiguille d'injecteur ce qui permet une construction compacte. Le ressort de fermeture exécute ainsi la même course que l'aiguille d'injecteur ce qui produit une relaxation plus rapide de la matière de ressort, en fonction de l'importance de la course de l'aiguille d'injecteur. Comme l'usure de l'aiguille d'injecteur sur le siège de soupape et donc l'augmentation du diamètre hydrauliquement actif du siège de soupape sont ainsi d'autant plus grandes que la course de l'aiguille d'injecteur est grande, les deux effets se compensent. On a ainsi d'une part une augmentation coordonnée dans le temps du diamètre hydraulique actif du siège et d'autre part on aura la relaxation du ressort d'obturation. According to another advantageous development of the subject of the invention, the closing spring surrounds the injector needle which allows a compact construction. The closing spring thus executes the same stroke as the injector needle which produces a faster relaxation of the spring material, depending on the magnitude of the stroke of the injector needle. As the wear of the injector needle on the valve seat and therefore the increase in the hydraulically active diameter of the valve seat are thus greater as the stroke of the injector needle is large, the two effects offset each other. On the one hand, there is on the one hand a coordinated increase in the time of the active hydraulic diameter of the seat and, on the other hand, there will be the relaxation of the closing spring.

Il est particulièrement avantageux d'appliquer l'invention à un ressort de fermeture d'une aiguille d'injecteur dont la surface d'étanchéité comprend deux surfaces coniques partielles munies d'une arête d'étanchéité à la jonction des deux surfaces. Cela permet d'une part d'assurer une bonne étanchéité et d'autre part on aura également une pression surfacique importante dans cette zone et ainsi une usure élevée se traduisant par une augmentation rapide du diamètre hydraulique du siège d'étanchéité. Or, en utilisant un ressort de fermeture correspondant on aura une pression d'ouverture constante. It is particularly advantageous to apply the invention to a closing spring of an injector needle whose sealing surface comprises two partial conical surfaces provided with a sealing edge at the junction of the two surfaces. This allows on the one hand to ensure a good seal and on the other hand we will also have a large surface pressure in this area and thus high wear resulting in a rapid increase in the hydraulic diameter of the sealing seat. However, using a corresponding closing spring will have a constant opening pressure.

Selon un autre développement avantageux, la force de ressort de fermeture, précontraint, diminue de 1 à 10 % par relaxation. Cela peut également être obtenu par une conception appropriée du ressort de fermeture et une matière de ressort appropriée, sans que cela ne présente de grande difficulté ; de façon générale, il suffit de compenser l'augmentation du diamètre hydraulique du siège d'étanchéité. According to another advantageous development, the closing spring force, prestressed, decreases by 1 to 10% by relaxation. This can also be achieved by an appropriate design of the closing spring and a suitable spring material, without this being very difficult; in general, it is sufficient to compensate for the increase in the hydraulic diameter of the sealing seat.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un injecteur de carburant représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant selon l'invention montrant schématiquement la chambre de combustion; la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la partie II de la figure 1, montrant la surface d'étanchéité de la soupape et le siège de soupape d'une aiguille d'injecteur à l'état neuf; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 montrant l'aiguille 5 d'injecteur et le siège de soupape avec des traces d'usure; la figure 4 montre l'évolution du diamètre hydraulique du siège, celle de la force développée par le ressort, et celle de la pression d'ouverture en fonction du temps. Drawings The present invention will be described hereinafter in more detail with the aid of a fuel injector shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a longitudinal section of a fuel injector according to the invention showing schematically the combustion chamber; Fig. 2 is an enlarged view of part II of Fig. 1, showing the sealing surface of the valve and the valve seat of a new injector needle; Figure 3 is a view similar to that of Figure 2 showing the injector needle and the valve seat with wear marks; Figure 4 shows the evolution of the hydraulic diameter of the seat, that of the force developed by the spring, and that of the opening pressure as a function of time.

Description du mode de réalisationDescription of the embodiment

to La figure 1 montre une coupe longitudinale d'un injecteur de carburant (ou soupape d'injection de carburant) selon l'invention. L'injecteur comprend un corps 1, une rondelle d'étranglement 4 et un organe de fixation 6 serrés les uns contre les autres par un écrou de serrage 2. Le corps 1 de l'injecteur comporte un perçage 3 dont l'extrémité est si- tuée du côté de la chambre de combustion et délimitée par un siège de soupape 13 de forme conique. Plusieurs orifices d'éjection (ou encore appelés orifices d'injection) 11 partent du siège de soupape 13. Ces orifices débouchent dans la chambre de combustion 8 du moteur à combustion interne. Le côté du perçage 3 à l'opposé du siège de soupape 13 s'élargit pour former une chambre à ressort 22; cette chambre reçoit du carburant à pression élevée arrivant par un canal d'alimentation 10 traversant la rondelle d'étranglement 4 et l'organe de fixation 6 puis la chambre à ressort 22 et le perçage 3. Le perçage 3 loge une aiguille d'injecteur 5 coulissant longitudinalement. L'extrémité de l'aiguille du côté du siège de soupape présente une surface d'étanchéité 9 essentiellement conique par laquelle l'aiguille d'injecteur 5 coopère avec le siège de soupape 13. L'aiguille d'injecteur 5 est guidée par ce segment médian dans le perçage 3; plusieurs parties meulées 17 permettent au carburant de passer de la chambre à ressort 22 sur les méplats 17 pour arriver en quantité suffisante. Entre l'aiguille d'injecteur 5 et la paroi du perçage 3 on a une chambre de pression 20. La pression régnant dans cette chambre sollicite un épaulement de pression 15 réalisé dans la zone du segment médian. La pression du carburant dans la chambre de pression 20 agit ainsi sur des parties de la surface d'étanchéité 9 engendrant une force d'ouverture diri- gée à l'opposée du siège de soupape 13 et appliquée à l'aiguille d'injecteur 5; cette force est engendrée par l'application de la pression sur l'épaulement de pression 15 et des surfaces partielles correspondantes de la surface d'étanchéité 9. Figure 1 shows a longitudinal section of a fuel injector (or fuel injection valve) according to the invention. The injector comprises a body 1, a throttle washer 4 and a fastener 6 clamped against each other by a clamping nut 2. The body 1 of the injector comprises a bore 3 whose end is so - Killed on the side of the combustion chamber and defined by a valve seat 13 of conical shape. Several ejection orifices (or also called injection orifices) 11 start from the valve seat 13. These orifices open into the combustion chamber 8 of the internal combustion engine. The bore side 3 opposite the valve seat 13 widens to form a spring chamber 22; this chamber receives high pressure fuel arriving through a feed channel 10 passing through the throttle washer 4 and the fastener 6 and then the spring chamber 22 and the bore 3. The bore 3 houses an injector needle 5 sliding longitudinally. The end of the needle on the valve seat side has a substantially conical sealing surface 9 through which the injector needle 5 cooperates with the valve seat 13. The injector needle 5 is guided by this middle segment in piercing 3; several ground portions 17 allow the fuel to pass from the spring chamber 22 on the flats 17 to arrive in sufficient quantity. Between the injector needle 5 and the wall of the bore 3 there is a pressure chamber 20. The pressure in this chamber urges a pressure shoulder 15 made in the region of the middle segment. The pressure of the fuel in the pressure chamber 20 thus acts on portions of the sealing surface 9 generating an opening force directed away from the valve seat 13 and applied to the injector needle 5 ; this force is generated by the application of the pressure on the pressure shoulder 15 and the corresponding partial surfaces of the sealing surface 9.

L'extrémité de l'aiguille de soupape 5 à l'opposé du siège de soupape est entourée par un manchon 24; un ressort de fermeture 28 est monté avec précontrainte entre ce manchon et une coupelle à ressort 30. Le ressort est constitué dans cet exemple par un ressort hélicoïdal de compression. La coupelle à ressort 30 s'appuie sur un épaulement de l'aiguille d'injecteur 5 alors que le manchon 24 s'appuie contre la rondelle d'étranglement 4. La précontrainte du ressort de fermeture 28 engendre une force de fermeture appliquée en direction du siège de soupape 13 sur l'aiguille d'injecteur 5. La face frontale 32 de l'aiguille d'injecteur 5, le 1 o manchon 24 et la rondelle d'étranglement 4 délimitent une chambre de commande 26. Cette chambre est reliée par un organe d'étranglement d'alimentation 34 réalisé dans le manchon 24 à la chambre à ressort 22 ou au canal d'alimentation 10. La chambre à ressort 22 et le canal d'alimentation 10 forment ainsi une partie de la zone de haute pression de l'injecteur de carburant. Un organe d'étranglement de sortie 36 est de plus réalisé dans la rondelle d'étranglement 4. Cet organe d'étranglement relie la chambre de commande 26 à une soupape de commande 14 installée dans l'organe de support 6 et qui peut relier l'organe d'étranglement de sortie 36 à une chambre de collecte de carburant de fuite non représentée dans le dessin; dans cette chambre de collecte il règne toujours une pression de carburant plus faible. L'organe d'étranglement d'alimentation 34 et l'organe d'étranglement de sortie 36 sont accordés l'un en fonction de l'autre pour que lorsque la communication est ouverte par la soupape de commande 14, davantage de carburant peut passer par l'organe d'étranglement de sortie qu'à travers l'organe d'étranglement d'alimentation 34. Cela permet d'abaisser la pression du carburant dans la chambre de commande 26 et réduit ainsi de manière correspondante la force hydraulique de fermeture appliquée sur la face frontale 32. La pression régnant dans la chambre à ressort 22 ou dans la chambre de pres- Sion 20 est maintenue à un niveau élevé, prédéfini, par une alimentation correspondante de carburant par le canal d'alimentation 10. The end of the valve needle 5 opposite the valve seat is surrounded by a sleeve 24; a closing spring 28 is mounted with prestressing between this sleeve and a spring cup 30. The spring is constituted in this example by a helical compression spring. The spring cup 30 rests on a shoulder of the injector needle 5 while the sleeve 24 bears against the throttle washer 4. The preload of the closing spring 28 generates a closing force applied in the direction of the valve seat 13 on the injector needle 5. The front face 32 of the injector needle 5, the 1 o sleeve 24 and the throttle washer 4 define a control chamber 26. This chamber is connected by a feed throttle member 34 made in the sleeve 24 to the spring chamber 22 or the feed channel 10. The spring chamber 22 and the feed channel 10 thus form a part of the high zone. pressure of the fuel injector. An outlet throttling member 36 is furthermore made in the throttle ring 4. This throttle member connects the control chamber 26 to a control valve 14 installed in the support member 6 and which can connect the throttle valve. outlet throttling member 36 to a leaky fuel collection chamber not shown in the drawing; in this collection chamber there is always a lower fuel pressure. The feed throttle 34 and the outlet throttle 36 are tuned to each other so that when the communication is opened by the control valve 14, more fuel can pass. by the outlet throttling member through the feed throttle 34. This lowers the fuel pressure in the control chamber 26 and thereby correspondingly reduces the closing hydraulic force. The pressure in the spring chamber 22 or in the pressure chamber 20 is maintained at a high, predefined level by a corresponding supply of fuel via the feed channel 10.

Comme il règne toujours une pression élevée dans la cham- bre de pression 20, les autres surfaces de pression c'est-à-dire l'épaulement de pression ou de poussée 15 et la surface d'étanchéité 9 ainsi que la précontrainte du ressort de fermeture 28 sont choisis pour que les forces d'ouverture s'exercent principalement sur l'aiguille d'injecteur 5 et la soulèvent du siège de soupape 13. Cela permet de libé- rer les orifices d'éjection 11 et le carburant peut passer de la chambre de pression 20, entre la surface d'étanchéité 9 et le siège de soupape 13 pour atteindre les orifices d'éjection 11 et être ainsi injecté dans la chambre de combustion 8 du moteur à combustion interne. En fermant l'organe d'étranglement de sortie 36 on augmente de nouveau la pression dans la chambre de commande 26 du fait de l'arrivée de carburant par l'organe d'étranglement d'alimentation 34 jusqu'à ce que la force de fermeture soit suffisante pour rappeler l'aiguille d'injecteur 5 dans sa position de fermeture en appui contre le siège de soupape 13. Since there is always a high pressure in the pressure chamber 20, the other pressure surfaces, ie the pressure or thrust shoulder 15 and the sealing surface 9, and the spring preload closing members 28 are chosen so that the opening forces are exerted mainly on the injector needle 5 and raise it from the valve seat 13. This makes it possible to release the ejection orifices 11 and the fuel can pass through. of the pressure chamber 20, between the sealing surface 9 and the valve seat 13 to reach the ejection ports 11 and thus be injected into the combustion chamber 8 of the internal combustion engine. By closing the outlet throttling member 36, the pressure in the control chamber 26 is again increased by the fuel supply via the supply throttle 34 until the closing is sufficient to return the injector needle 5 in its closed position bearing against the valve seat 13.

La pression à laquelle l'aiguille d'injecteur 5 s'ouvre jusque 1 o contre la force hydraulique régnant dans la chambre de commande 26 et la force développée par le ressort de fermeture 28 est appelée pression d'ouverture poe. il est important d'avoir une pression d'ouverture poe constante pour réaliser un dosage précis de la quantité injectée et ainsi de commander un point d'injection précis; ces deux conditions sont indis- pensables pour réaliser une combustion optimale. La pression d'ouverture poe dépend de manière déterminante des surfaces partielles des surfaces d'étanchéité de soupape sollicitée par la pression du carburant régnant dans la chambre de pression 20. Pour cela, la figure 2 montre une vue à échelle agrandie du détail I de la figure 1. La surface d'étanchéité 9 se compose d'une première surface tronconique 109 et d'une seconde surface conique 209 se rejoignant par une arête d'étanchéité 38. L'angle d'ouverture al de la première surface conique 109 est inférieure à l'angle d'ouverture b du siège de soupape 13 de forme conique; cet angle est lui-même inférieur à l'angle d'ouverture a2 de la seconde surface tronconique 209. Ainsi l'aiguille d'injecteur 5 s'appuie contre le siège de soupape 13 par l'arête d'étanchéité 38; dans cette zone cela se traduit par une pression surfacique importante et ainsi on réalise une bonne étanchéité. La différence angulaire dl = b - al est de préférence inférieure à la différence angulaire d2 = b - a2 pour avoir ainsi une différence angulaire inverse pour le siège. The pressure at which the injector needle 5 opens up to 1 o against the hydraulic force prevailing in the control chamber 26 and the force developed by the closing spring 28 is called poe opening pressure. it is important to have a constant opening poe pressure to achieve a precise dosage of the amount injected and thus to control a precise injection point; both of these conditions are essential for achieving optimal combustion. The opening pressure poe decisively depends on the partial surfaces of the valve sealing surfaces urged by the fuel pressure prevailing in the pressure chamber 20. For this, FIG. 2 shows an enlarged view of detail I of FIG. Figure 1. The sealing surface 9 consists of a first frustoconical surface 109 and a second conical surface 209 joined by a sealing edge 38. The opening angle α1 of the first conical surface 109 is smaller than the opening angle b of the conically shaped valve seat 13; this angle is itself smaller than the opening angle a2 of the second frustoconical surface 209. Thus the injector needle 5 bears against the valve seat 13 by the sealing edge 38; in this zone this results in a large surface pressure and thus a good seal is achieved. The angular difference d1 = b - a1 is preferably smaller than the angular difference d2 = b - a2 to thereby have an inverse angular difference for the seat.

Lorsque l'injecteur de carburant est neuf comme cela est représenté à la figure 2, la partie de la surface d'étanchéité 9 exposée à la pression du carburant dans la chambre de pression 20 est toute la pre- mière surface conique 109. Le diamètre hydraulique DHyd qui correspond à la limite intérieure de cette zone de la surface d'étanchéité 9 de l'injecteur correspond alors avec celui de l'arête d'étanchéité 38. Mais comme l'aiguille d'injecteur 5 arrive en permanence à vitesse élevée contre le siège de soupape 13, conique, cet endroit est exposé à de l'usure si bien que l'arête d'étanchéité 38 s'enfonce dans le siège de soupape 13. La figure 3 montre cette situation. Il apparaît que seulement une partie de la première surface conique 109 est exposée à la pression du carburant régnant dans la chambre de pression 20. La limite atteinte par le carburant est celle correspondant au diamètre hydraulique du siège DHyd qui est maintenant plus grand que celui que l'on a à l'état neuf. La force d'ouverture exercée sur l'aiguille d'injecteur 5 diminue de sorte que pour une pression donnée régnant dans la chambre de commande 26, l'aiguille d'injecteur 5 ne s'ouvre qu'avec une pression d'ouverture poe plus élevée. When the fuel injector is new as shown in FIG. 2, the portion of the sealing surface 9 exposed to the pressure of the fuel in the pressure chamber 20 is the entire first conical surface 109. The diameter DHyd hydraulic that corresponds to the inner limit of this area of the sealing surface 9 of the injector then corresponds with that of the sealing edge 38. But as the injector needle 5 arrives continuously at high speed against the valve seat 13, conical, this place is exposed to wear so that the sealing edge 38 sinks into the valve seat 13. Figure 3 shows this situation. It appears that only a part of the first conical surface 109 is exposed to the pressure of the fuel prevailing in the pressure chamber 20. The limit reached by the fuel is that corresponding to the hydraulic diameter of the DHyd seat which is now larger than that which it is in new condition. The opening force exerted on the injector needle 5 decreases so that for a given pressure in the control chamber 26, the injector needle 5 opens only with a po opening pressure higher.

io Les conditions géométriques entre le diamètre hydraulique du siège DHyd, le diamètre de l'aiguille DN au niveau de la face frontale de l'aiguille d'injecteur 5, la pression régnant dans la chambre de commande pS, la pression d'ouverture poe et la force F exercée par le ressort de fermeture 28, précontraint, sont liés par la relation suivante: DHyd2 = DN2. (1 - Ps / Poe) - 40. F / (7C. Poe) Dans cette relation les diamètres sont donnés en millimètres, les pressions en bar et les forces en N. La pression régnant dans la chambre de commande pS dé-pend d'une part de la dimension de l'organe d'étranglement d'alimentation 34 et de l'organe d'étranglement de sortie 36 mais également de la pression dans la chambre à ressort 22 et dans la chambre de pression 20. Pour une certaine pression fournie par le canal d'alimentation 10 et une pression d'ouverture poe prédéfinie, on ne peut compenser le diamètre hydraulique DHyd, modifié qu'en diminuant la force de ressort F. Cette situation est représentée schématiquement à la figure 4: le diamètre hydraulique du siège augmente avec le temps à partir de la valeur initiale DHydo jusqu'à la valeur finale DHyd1 que l'on atteint après un certain temps. The geometrical conditions between the hydraulic diameter of the seat DHyd, the diameter of the needle DN at the front face of the injector needle 5, the pressure in the control chamber pS, the opening pressure poe and the force F exerted by the closing spring 28, prestressed, are linked by the following relationship: DHyd2 = DN2. (1 - Ps / Poe) - 40. F / (7C Poe) In this relation the diameters are given in millimeters, the pressures in bar and the forces in N. The pressure prevailing in the control chamber pS depends on a portion of the size of the feed throttle 34 and the outlet throttling member 36 but also the pressure in the spring chamber 22 and in the pressure chamber 20. For some pressure supplied by the supply channel 10 and a predefined opening poe pressure, it is only possible to compensate the hydraulic diameter DHyd, modified by decreasing the spring force F. This situation is shown schematically in FIG. 4: the diameter Hydraulic seat increases with time from the initial value DHydo to the final value DHyd1 that is reached after a certain time.

Comme le ressort de fermeture est conçu pour que sa précontrainte (pour une pression prédéterminée régnant dans la chambre de commande 26) diminue juste pour compenser l'effet du diamètre hydraulique du siège. Ainsi la pression d'ouverture poe reste constante. As the closing spring is designed so that its preload (for a predetermined pressure in the control chamber 26) decreases just to compensate for the effect of the hydraulic diameter of the seat. Thus the poe opening pressure remains constant.

La compensation de l'augmentation du diamètre hydrauli- que du siège ne peut être obtenue avec une bonne précision que pour une pression pS. Comme suivant l'état de fonctionnement il règne une pres- sion différente dans la chambre de pression 20, le ressort de fermeture est adapté de préférence en fonction de la pression d'ouverture pour le moteur à combustion interne tournant au ralenti car alors la force du ressort joue un rôle important. Lorsque le moteur travaille à pleine charge, la pression du carburant dans la chambre de pression 20 est beaucoup plus élevée et ainsi la force développée est plus grande de sorte que la force du ressort ne joue plus qu'un rôle secondaire; il en est de même des effets liés à l'augmentation du diamètre hydraulique du siège. Compensation for increasing the hydraulic diameter of the seat can only be obtained with good accuracy for a pressure pS. As according to the operating state there is a different pressure in the pressure chamber 20, the closing spring is preferably adapted according to the opening pressure for the internal combustion engine idling because then the force spring plays an important role. When the engine is working at full load, the pressure of the fuel in the pressure chamber 20 is much higher and thus the force developed is greater so that the force of the spring plays only a secondary role; it is the same effects related to the increase of the hydraulic diameter of the seat.

Habituellement on augmente diamètre hydraulique du siège pour répondre à une diminution de la force de ressort F de 1 à 10 %. Par un choix approprié des matières du ressort de fermeture, on obtient ce io résultat sans mettre en oeuvre des moyens de conception importants. Il est intéressant de tenir compte non seulement de la valeur absolue de la variation de la force du ressort et du diamètre hydraulique du siège mais également de son évolution dans le temps pour ne pas avoir des irrégularités au début du temps d'utilisation de l'injecteur de carburant. Usually, the seat's hydraulic diameter is increased to meet a decrease in the spring force F of 1 to 10%. By appropriate choice of closing spring materials, this result is obtained without the use of significant design means. It is interesting to take into account not only the absolute value of the variation of the spring force and the hydraulic diameter of the seat, but also its evolution over time so as not to have irregularities at the beginning of the time of use of the seat. fuel injector.

Claims

1) Fuel injector for an internal combustion engine comprising a pressure chamber (20) which fills with fuel and is delimited by a substantially conical valve seat (13) and an injector needle (5) sliding longitudinally in the pressure chamber (20), the end of the needle on the valve seat side having a substantially conical sealing surface (9) formed so that when the sealing surface (9) bears against the sealing seat (13), a part of the sealing surface (9) up to the hydraulic diameter of the seat (DHyd) is exposed to the fuel of the pressure chamber (20), as well as a spring prestressing closure (28) acting on the injector needle (5) to exert on it a force directed towards the valve seat (13) whereas when an opening pressure (poe) is reached in the pressure chamber (20), the injector needle (5) is subjected to a hydraulic opening force raising the needle (5) relative to its valve seat (13), characterized in that the force exerted by the prestressing closing spring (28) decreases with time to at least approximately compensate the effect of increasing the hydraulic seat diameter (DHyd) on the opening pressure (poe).

2) fuel injector according to claim 1, characterized by a control chamber (26) delimited by a portion of the injector needle (5) so that the pressure in the control chamber (26) exerts a force of additional closure on the injector needle (5).

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the control chamber (26) is connected by a supply throttle (34) to the high pressure zone (10; 22) of the injector. and by an outlet throttling member (36) with the fuel leak collection chamber.

4) fuel injector according to claim 3, characterized in that Io the output throttling member (36) is controlled closing and opening by a control valve (14).

5) fuel injector according to claim 1, characterized in that the closing spring (28) is a helical compression spring surrounding the injector needle (5).

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the sealing surface (9) consists of a first conical surface (109) and a second conical surface (209), the first conical surface ( 109) having an opening angle (α1) smaller than the opening angle (b) of the conical valve seat (13) and this angle itself is smaller than the opening angle (α2) of the second conical surface (209).

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the angular difference (d1) between the angle of the first conical surface (109) and the valve seat (13) is smaller than the angular difference (d2) between the angle of the second conical surface (209) and the valve seat (13).

8) Fuel injector according to claim 7, characterized in that the hydraulic diameter (DHyd) of the seat, when the injector is new, is formed by the sealing edge (38) between the first conical surface (109) and the second conical surface (209).

9) fuel injector according to claim 1, characterized in that the spring force (F) decreases depending on time from 1 to 10% by relaxation of the material of the closing spring.