FR2965019A1

FR2965019A1 - Injecteur de carburant

Info

Publication number: FR2965019A1
Application number: FR1158328A
Authority: FR
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2012-03-23
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: FR2965019B1; DE102010041109A1; ITMI20111678A1

Abstract

Injecteur de carburant (10) ayant un corps (12) avec un actionneur électromagnétique (50) coopérant avec un induit (48), relié à l'aiguille d'injecteur (25) qui commande un orifice de passage (27) dans la zone haute pression (33) du corps (12) pour le passage du carburant. L'induit (48) est relié à l'aiguille (25) qui comporte une surface d'équilibrage de pression (52) dans la zone basse pression (42) corps (12). L'induit (48) et l'actionneur (50) sont situés dans la zone d'extrémité du corps (12) à l'opposé de l'orifice de passage (27).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un injecteur de carburant comportant un corps logeant au moins un actionneur électromagnétique coopérant avec un induit, * l'induit étant relié au moins indirectement à une aiguille d'injecteur mobile en translation, commandant au moins un orifice de passage de carburant réalisé à l'extrémité du corps de l'injecteur dans la zone haute pression du corps, et * l'aiguille d'injecteur comportant une surface d'équilibrage de pression située dans la zone basse pression du corps d'injecteur. Etat de la technique On connaît un tel injecteur de carburant selon le document De 10 2008 001 895 Al. Dans cet injecteur, l'aiguille d'injection est reliée à deux induits en forme de disques coopérant avec plusieurs actionneurs électromagnétiques comportant des bobines électromagnétiques. Le montage de l'induit et des actionneurs se situe dans la zone centrale du corps d'injecteur à l'endroit de la chambre haute pression de carburant de l'injecteur. L'aiguille de cet injecteur connu, comporte un prolongement sur le côté opposé à celui des orifices de passage du carburant et ce prolongement pénètre dans la chambre basse pression du corps de l'injecteur. A cet endroit, le prolongement de l'aiguille constitue une surface d'équilibrage de pression de surface sensiblement de moitié de celle de la surface d'appui de l'aiguille d'injecteur contre la surface de siège d'injecteur formant le siège d'étanchéité. La surface d'équilibrage de pression permet de réduire la force nécessaire à l'ouverture de l'aiguille d'injecteur pour réduire les moyens de l'actionneur électromagnétique. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un injecteur de carburant permettant un fonctionnement avec des actionneurs et des induits d'une manière relativement simple et économique. En particulier, l'invention veut réaliser un injecteur offrant des forces d'ouverture (ou de fermeture) relativement importantes avec des actionneurs électromagnétiques relativement simples.

2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un injecteur de carburant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'induit et l'actionneur électromagnétique sont situés dans la zone d'extrémité du corps d'injecteur à l'opposé du ou des orifices de passage. Ainsi, comme le volume du boîtier d'injecteur du côté opposé à celui du ou des orifices de passage de carburant, présente un diamètre relativement important pour l'actionneur électromagnétique ou l'induit, on pourra les réaliser relativement simplement pour obtenir des forces d'ouverture ou de fermeture importantes. Selon un développement préférentiel de l'invention l'induit et l'actionneur électromagnétique sont situés dans la zone basse pression du corps d'injecteur, ce qui simplifie d'autant la structure et le branchement électrique de l'induit et des actionneurs électromagnétiques qui sont alors des composants de fabrication économique. Pour relier l'aiguille d'injecteur à l'induit, selon une disposition constructive de l'invention, l'aiguille d'injecteur comporte un segment de liaison en forme de broche relié à l'induit et ce segment de liaison a une surface de section inférieure à celle de l'aiguille d'injecteur dans la zone de son siège d'étanchéité. On a ainsi une surface de section relative du segment de liaison par rapport à celle du siège de l'aiguille d'injecteur pour former une surface d'équilibrage de pression réduisant la force d'ouverture nécessaire à l'ouverture pour ouvrir l'aiguille d'injecteur. L'aiguille d'injecteur peut être réalisée sous la forme d'une pièce unique. Comme le segment de liaison a une surface de section inférieure à celle du reste de l'aiguille, selon une variante, on aura une réalisation économique de l'aiguille d'injecteur si celle-ci est en plusieurs parties reliées mécaniquement.

Suivant un autre développement, le segment de liaison est guidé dans un orifice de passage d'une partie du boîtier séparant la zone haute pression de la zone basse pression à l'intérieur du corps de l'injecteur. Cette réalisation de la partie de boîtier, par exemple comme boîtier en forme de pot, réalise une séparation simple et efficace entre la zone haute pression et la zone basse pression à l'intérieur du corps de

3 l'injecteur ; le guidage du segment de liaison dans l'orifice de passage constitue en même temps le guidage de l'aiguille d'injecteur. On simplifie en outre la construction de l'injecteur en particulier la séparation entre sa zone haute pression et sa zone basse pression si la zone haute pression comporte un branchement de haute pression prévu sur le côté du boîtier sous la zone basse pression. Par comparaison à la construction habituelle d'un injecteur, le carburant à haute pression ne traverse pas la zone basse pression du corps de l'injecteur, par exemple par un perçage traversant ou autre moyen.

Les mouvements de fermeture et d'ouverture de l'aiguille d'injecteur seront en outre influencés d'une manière relativement simple si sur son côté tourné vers le ou les orifices de passage, l'aiguille d'injecteur est guidée par un segment de guidage contre la paroi intérieure du corps de l'injecteur et si dans la zone du segment de guidage, on a un organe d'étranglement du carburant. L'organe d'étranglement peut être réalisé par exemple dans la surface de guidage entre l'aiguille d'injecteur et le corps de l'injecteur ou sous la forme d'un intervalle annulaire d'étranglement. Cela permet notamment de générer une force de fermeture s'exerçant sur l'aiguille d'injecteur.

Pour une conception optimale de l'injecteur, il est avantageux que l'actionneur puisse générer des efforts de traction et de compression. Ainsi, selon un développement de l'invention, l'induit est sollicité par un ressort de fermeture en direction du ou des orifices de passage de carburant et l'induit est en un matériau à aimantation permanente. En inversant le sens de passage du courant, on inverse le sens de la force, ce qui est utilisé pour amplifier ou accélérer le mouvement de fermeture de l'aiguille d'injecteur. Par rapport à cette dernière caractéristique constructive, on peut également envisager que l'induit soit sollicité par une force de fermeture en direction du ou des orifices de passage et que l'induit coopère avec deux actionneurs électromagnétiques. Dans ce mode de réalisation, on ouvre l'aiguille d'injecteur avec l'un des actionneurs électromagnétiques, le premier, alors que l'autre actionneur, le second est coupé du courant. Pour fermer l'aiguille d'injecteur, on coupe le courant du premier actionneur et on alimente le second actionneur.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples d'injecteurs de carburant représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale représentée de manière simplifiée d'un premier injecteur de carburant selon l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale simplifiée d'une variante de l'injecteur de carburant de la figure 1. Dans les dessins on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments ou les éléments de même fonction dans les différentes figures. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'injecteur de carburant 10 tel que représenté fait partie d'une installation d'injection de carburant, notamment d'un système appelé rampe commune. Dans ce système, une rampe 11 contient du carburant sous une haute pression, par exemple supérieure à 1500 bars, qui est injecté par l'injecteur 10 dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne non représenté, en particulier d'un moteur à combustion interne à allumage non commandé. L'injecteur de carburant 10 comporte un corps 12 en plusieurs parties. A titre d'exemple, le corps ou boîtier d'injecteur 12 est un boîtier d'injecteur 13 en forme de pot dont le côté tourné vers la chambre de combustion du moteur à combustion interne, est relié à un corps de buse 14. Le boîtier d'injecteur 13 à l'opposé du corps de buse 14, est entouré en périphérie par une partie de boîtier 15, côté tête. L'intérieur du boîtier d'injecteur 13 et du corps d'injecteur 14, forme une chambre haute pression 17 reliée par un perçage d'alimentation 18, en biais, à un branchement haute pression 19 relié à la rampe 11 par une conduite de liaison 21. La chambre haute pression 17 comporte une aiguille d'injecteur 25 mobile selon la double flèche 22 pour se soulever et s'abaisser. L'extrémité 26 de l'aiguille d'injecteur 25 tournée vers le corps de buse 14, assure la commande, c'est-à-dire l'ouverture ou la fermeture d'au moins un orifice de passage 27 réalisé dans le corps de 4 buse 14. Le carburant est injecté (ou éjecté) à travers ce passage dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. Pour cela, l'extrémité 26 de l'aiguille d'injecteur 25, présente une surface formant siège de soupape 28 qui, lorsque l'aiguille d'injecteur 25 descend, 5 constitue un siège d'étanchéité 29 avec le corps de buse 14. L'aiguille d'injecteur 25 a une section de guidage 31 agrandie en diamètre et cette surface est guidée en coulissement par la paroi intérieure 32 du corps de buse 14. Le segment de guidage 31 subdivise la chambre haute pression 17 en une chambre haute pression inférieure 33 et une chambre haute pression supérieure 34 dans laquelle débouche également le perçage d'alimentation 18. Le carburant mis à haute pression passe de la chambre haute pression supérieure 34 dans la chambre haute pression inférieure 33 par l'intermédiaire du canal de passage 35 réalisé au moins dans le segment de guidage 31. Le canal de passage 35, dans cet exemple, est notamment muni d'un organe d'étranglement 36 qui influence la caractéristique d'ouverture ou de fermeture de l'aiguille d'injecteur 25. L'organe d'étranglement 36 peut être réalisé sous la forme d'un organe d'étranglement annulaire dans cet exemple de réalisation. Le segment de guidage 31 de l'aiguille d'injecteur 25 se poursuit sur le côté opposé à celui de l'extrémité 26 de l'aiguille d'injecteur 25 par un segment intermédiaire 37 de l'aiguille d'injecteur 25 de forme cylindrique et de diamètre (D). Le segment intermédiaire 37 est lui-même réalisé de préférence en une seule pièce avec une broche de transmission 38 ou segment de liaison également de forme cylindrique. Le mode de transmission a un diamètre (d) inférieur au diamètre (D) du segment de liaison 37 de l'aiguille d'injecteur 25. Ainsi, la broche de transmission 38 a une surface de section plus petite sur le segment intermédiaire 37 de l'aiguille d'injecteur 25. La broche de transmission 38 traverse la zone du fond 39 du boîtier d'injecteur 13 par un perçage traversant 41. L'aiguille d'injecteur 25 est ainsi guidée dans le perçage traversant 41 et dans la zone du segment de guidage 31.

6 L'extrémité de la broche de transmission 38 à l'opposé du segment médian 37, pénètre dans une zone basse pression 42 du corps d'injecteur 12 constitué par la partie de boîtier 15. La zone basse pression 42 est reliée par un branchement basse pression 43 à une conduite de retour 44 communiquant par exemple avec le réservoir de carburant 45. La chambre basse pression 42 est ainsi réalisée dans la zone d'extrémité du corps d'injecteur 12 à l'opposé d'au moins un orifice de passage 27. Dans cette zone basse pression 42, la broche de transmission 38 est reliée à un induit magnétique 48 de préférence en forme de disque. L'induit magnétique 48 coopère avec un actionneur magnétique 50. L'actionneur 50 est formé d'un noyau magnétique annulaire 51 installé axialement entre un manchon d'écartement 52 au niveau de l'induit 48 et un couvercle de boîtier 53. La cavité du côté du noyau magnétique 51 tournée vers l'induit magnétique 48, loge une bobine magnétique 55 intégrée, en contact par des branchements électriques 54 et coopérant avec l'induit magnétique 48. Le noyau magnétique 51 comporte une cavité centrale 56 logeant un ressort de compression 58. Le ressort de compression 58 est appuyé entre la surface frontale du noyau magnétique 48 et la face frontale opposée du couvercle de boîtier 53 pour exercer une force sur l'induit 48 et ainsi une force transmise par la broche 38 sur l'aiguille d'injecteur 25 agissant dans la direction du siège d'étanchéité 29. Lorsque l'alimentation électrique de l'actionneur magnétique 50 n'est pas établie, l'induit 48 et ainsi l'aiguille d'injecteur 25 est poussée par le ressort de compression 58 en direction du siège d'étanchéité 29 de sorte que le ou les orifices d'éjection 27 du corps d'injecteur 12, sont fermés. Pour injecter du carburant dans la chambre de combustion du moteur, on alimente l'actionneur magnétique 50 pour activer la bobine électromagnétique 55. L'induit 48 est alors tiré contre l'action du ressort de compression 58 en direction de la bobine électromagnétique 55 soulevant ainsi l'aiguille 25 de son siège d'étanchéité 29 et libérant le ou les orifices 27. Comme la broche de transmission 38 pénètre avec son extrémité dans la chambre basse pression 42 du corps d'injecteur 12, l'extrémité forme une surface de compensation de pression 59 s'opposant à la force de fermeture

7 hydraulique de l'aiguille d'injecteur 25. La dimension ou la surface de la section de la broche de transmission 38, influencent ainsi la force d'ouverture s'exerçant sur l'induit 48 pour ouvrir l'aiguille d'injecteur 25. En particulier, la surface d'équilibrage de pression 59 est inférieure à celle de l'aiguille d'injecteur 25 dans la zone de son siège d'étanchéité 29. Suivant une variante de réalisation de l'invention, l'induit 48 est en un matériau à aimantation permanente. Dans ce cas, la variation de l'intensité du courant dans la bobine électromagnétique 55 io influence le mouvement d'ouverture et aussi de fermeture de l'aiguille d'injecteur 25 par l'alimentation électrique de la bobine électromagnétique 55. En particulier, un tel montage permet de commander de façon supplémentaire le mouvement de fermeture de l'aiguille d'injecteur 25 qui est notamment influencé par la force 15 développée par le ressort de compression 58. La figure 2 montre une variante d'injecteur de carburant 10a. Cet injecteur l0a se distingue de l'injecteur 10 de la figure 1 essentiellement en ce que la chambre basse pression 42 comporte deux actionneurs électromagnétiques 62, 63. Chacun des actionneurs 20 électromagnétiques 62, 63 comporte une bobine électromagnétique 64, 65 coopérant avec l'induit 48. Dans ce mode de réalisation, l'actionneur électromagnétique 62 est par exemple responsable de l'ouverture de l'aiguille d'injecteur 25 par l'alimentation de sa bobine électromagnétique 64. Et inversement, lorsque l'actionneur 25 électromagnétique 62 n'est pas alimenté, l'autre actionneur électromagnétique 63 commande le mouvement de fermeture de l'aiguille d'injecteur 25 lorsqu'il est alimenté. Les injecteurs 10, l0a décrits ci-dessus peuvent être modifiés de différentes manières sans sortir du cadre de l'invention. 30 L'idée de l'invention consiste à installer les actionneurs électromagnétiques 50, 62, 63 ou l'induit 48 dans la chambre basse pression 42 située sur le côté ou la zone d'extrémité du corps d'injecteur 12 à l'opposé du ou des orifices 27. 35 NOMENCLATURE

10 injecteur l0a injecteur 11 rampe commune 12 corps d'injecteur 13 boîtier 14 corps de buse 15 boîtier 17 chambre haute pression 18 perçage d'alimentation 19 branchement haute pression 21 conduite de liaison 22 double flèche 25 aiguille d'injecteur 26 extrémité de l'aiguille tournée vers le corps 14 27 orifice de passage 28 surface de siège de soupape 29 siège d'étanchéité 31 segment de guidage 32 paroi intérieure du corps 14 33 chambre haute pression inférieure 34 chambre haute pression supérieure 35 canal de passage 36 organe d'étranglement 37 segment intermédiaire de l'aiguille d'injecteur 38 broche de transmission / segment de liaison 39 zone du fond du boîtier 13 41 perçage traversant 42 zone basse pression du corps d'injecteur 12 43 branchement basse pression 44 conduite de retour 45 réservoir de carburant 48 induit électromagnétique 50 actionneur électromagnétique 1 noyau magnétique 52 manchon d'écartement 53 couvercle de boîtier 54 branchements électriques 5 55 bobine électromagnétique 56 cavité centrale 58 ressort de compression 59 surface d'équilibrage de pression 62 actionneur électromagnétique 63 actionneur électromagnétique 64 bobine électromagnétique15

Claims

REVENDICATIONS1°) Injecteur de carburant (10, l0a) comportant un corps (12) logeant au moins un actionneur électromagnétique (50, 62, 63) coopérant avec un induit (48), * l'induit (48) étant relié au moins indirectement à une aiguille d'injecteur (25) mobile en translation, commandant au moins un orifice de passage (27) de carburant réalisé à l'extrémité du corps (12) de l'injecteur dans la zone haute pression (33) du corps (12), et * l'aiguille d'injecteur (25) comportant une surface d'équilibrage de pression (59) située dans la zone basse pression (42) du corps d'injecteur (12), injecteur caractérisé en ce que l'induit (48) et l'actionneur électromagnétique (50, 62, 63) sont situés dans la zone d'extrémité du corps d'injecteur (12) à l'opposé du ou des orifices de passage (27). 2°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'induit (48) et l'actionneur électromagnétique (50, 62, 63) sont situés dans la zone basse pression (42) du corps d'injecteur (12). 3°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille d'injecteur (25) comporte un segment de liaison (38) en forme de broche ayant une surface de section inférieure à celle de l'aiguille d'injecteur (25) dans la zone de son siège d'étanchéité (29) du corps d'injecteur (12). 4°) Injecteur de carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le segment de liaison (38) est guidé dans un orifice de passage (41) d'un boîtier d'injecteur (13) qui sépare la chambre haute pression (17) de la zone basse pression (42), dans le corps d'injecteur (12).35 11 5°) Injecteur de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre haute pression (17) comporte un branchement haute pression (19) prévu sur le côté du corps d'injecteur (12), au moins en partie en dessous de la zone basse pression (42). 6°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'aiguille d'injecteur (25) est guidée sur son côté tourné vers le ou les orifices de passage (27) par un segment de guidage (31) contre la paroi intérieure (32) du corps d'injecteur (12), et - un organe d'étranglement (36) hydraulique est réalisé pour le carburant dans la zone du segment de guidage (31). 7°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'induit (48) est sollicité par un ressort de compression (58) en direction du ou des orifices de passage (27), et - l'induit (48) est en un matériau à aimantation permanente. 8°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'induit (48) est sollicité en direction d'au moins un orifice de passage (27) par un ressort de compression (58), et - l'induit (48) coopère avec au moins deux actionneurs électromagnétiques (62, 63). 9°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone basse pression (42) est couplée à un branchement de retour (43). 10°) Injecteur de carburant selon l'une des revendications 3 à 9 caractérisé en ce que 512 la surface d'équilibrage de pression (59) a une section de surface inférieure à celle de l'aiguille d'injecteur (25) dans la zone de son siège d'étanchéité (29) du corps d'injecteur (12). 10