FR2963810A1

FR2963810A1 - Injecteur de carburant

Info

Publication number: FR2963810A1
Application number: FR1157258A
Authority: FR
Inventors: Marco Beier; Roman Etlender
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-02-17
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: ITMI20111484A1; DE102010039191A1; FR2963810B1

Abstract

Injecteur de carburant (10), notamment pour rampe commune comportant un élément de soupape d'injection (11) actionné entre une position de fermeture et une position d'ouverture, commuté par une soupape de commande (43), qui comporte un organe de fermeture (35) en forme de bille, formant un siège (37), délimitant une chambre (34) reliée au moins indirectement avec une chambre haute pression (28), et coopérant avec un induit (38) qui pousse l'organe de fermeture (35) contre le siège (37) en position de fermeture de l'élément de soupape d'injection (11). Sur son côté non tourné vers la chambre de soupape (34), l'organe de fermeture (35) est sollicité par une force de fermeture hydraulique agissant sur cet organe (35) par l'intermédiaire d'une surface de poussée (57) réalisée sur l'induit (38). La surface de poussée (57) est exposée au carburant à haute pression, par l'intermédiaire d'un canal de liaison (55).

Description

1 Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un injecteur de carburant, notamment un injecteur d'un système à rampe commune pour injecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant un élément de soupape d'injection actionné entre une position de fermeture et une position d'ouverture, cet élément étant commuté par une soupape de commande, - la soupape de commande comportant un organe de fermeture en forme de bille, formant un siège délimitant une chambre de soupape reliée au moins indirectement à une chambre haute pression, et - l'organe de fermeture coopérant avec un induit qui pousse l'organe de fermeture contre le siège en position de fermeture de l'élément de soupape d'injection. Etat de la technique On connaît un tel injecteur de carburant selon le document De 10 2008 001 597 Al. Cet injecteur connu comporte un induit en forme de chapeau coopérant avec un organe de fermeture en forme de bille pour, fermer une chambre de soupape dans une position de fermeture de l'induit, dans laquelle la bille forme un siège d'étanchéité. La chambre de soupape influence de manière connue en soi la pression régnant dans une chambre de commande recevant l'aiguille de l'injecteur qui effectue un mouvement de va et vient et sert à ouvrir et fermer des orifices de passage du corps de la soupape. Dans cet injecteur connu, la conception de la soupape et de l'actionneur dépend très fortement de la pression maximale possible dans le système, c'est-à-dire dans la rampe commune. De plus, selon l'état de la technique, on connaît des injecteurs de carburant équipés de soupapes de commande équilibrées en pression, permettant de travailler avec des pressions de système ou des pressions de rampe, plus élevées, car la conception de la soupape et de l'actionneur est indépendante de la pression de la rampe. De tels injecteurs de carburant, ont toutefois un élément de fermeture de soupape exposé à une usure relativement importante.35

2 But de l'invention Partant de l'état de la technique exposé ci-dessus, la présente invention a pour but de développer un injecteur de carburant du type susmentionné permettant d'avoir une pression de système ou de rampe commune relativement élevée, sans avoir les inconvénients de l'usure de l'organe de fermeture. L'invention se propose également de réaliser une soupape ayant une dynamique élevée. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un injecteur de carburant du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que, - l'organe de fermeture est sollicité par une force de fermeture hydraulique sur le côté non tourné vers la chambre de soupape, cette force agissant, par une surface de poussée réalisée sur l'induit, sur l'organe de fermeture, et - la surface de poussée communique par un canal de liaison avec le carburant à haute pression. L'invention repose sur l'idée de base consistant à générer par l'intermédiaire de l'induit, une force de fermeture hydraulique supplémentaire agissant sur l'organe de fermeture en forme de bille, sur le côté de l'organe de fermeture non tourné vers la chambre de soupape. La force de fermeture hydraulique est générée par une surface de poussée de l'induit qui est exposée au carburant à la pression élevée ou pression du système, par l'intermédiaire d'un canal de liaison. On a ainsi une soupape en forme de bille équilibrée en pression, qui subit une usure relativement faible et qui, grâce à l'équilibrage de la pression, offre d'excellentes caractéristiques de dynamique pour toutes les pressions de fonctionnement. Selon un premier développement constructif de l'invention, selon lequel l'induit a un moyen de guidage relativement long, cet induit comporte sur le côté opposé à l'organe de fermeture, un prolongement venant dans le moyen de guidage, le côté du prolongement à l'opposé de l'organe de fermeture, constituant la surface de poussée. Selon un autre développement de l'invention permettant de monter l'actionneur dans la zone de tête du corps de l'injecteur,

3 l'induit comporte un premier segment relié à l'organe de fermeture, ce premier segment se poursuit sur le côté non tourné vers l'organe de fermeture, par un second segment, la zone transitoire entre les deux segments, se trouve dans une chambre de pression communiquant avec le canal de liaison, et le second segment qui vient dans la chambre de pression, a une surface de section plus faible que celle du premier segment, la surface de poussée étant formée par la différence entre les deux surfaces de section des deux segments. Pour obtenir l'équilibrage des pressions, souhaité ou nécessaire, il est particulièrement important que le prolongement ou que les deux segments soi(ent) guidé(s) de manière étanche. On évite ainsi les pertes par fuite qui réduisent la force d'équilibrage hydraulique de la pression. De manière particulièrement avantageuse, l'organe de fermeture est une bille en matière céramique. La réalisation de la bille en matière céramique permet d'avoir une usure particulièrement faible de l'organe de fermeture, si bien que pendant toute la durée de vie de l'injecteur de carburant, on peut respecter d'une manière particulièrement précise, les doses d'injection de consigne de l'injecteur de carburant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'injecteurs de carburant représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale simplifiée d'un premier mode de réalisation d'un injecteur de carburant, selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale également simplifiée et partielle d'un second mode de réalisation d'un injecteur de carburant en variante de la figure 1. Description de modes de réalisation de l'invention Dans la description suivante, on utilisera des références analogues pour les mêmes éléments ou des éléments ayant la même fonction.

4 La figure 1 représente une partie d'un injecteur de carburant 10 selon l'invention appartenant notamment à un système d'injection à rampe commune. Dans ce système, on injecte à l'aide de l'injecteur 10, du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, non représenté, sous une pression élevée, par exemple une pression supérieure à 2000 bars. L'injecteur de carburant 10 comporte à son extrémité inférieure représentée sur la figure, une aiguille d'injecteur 11 qui n'est représentée que partiellement ; cette aiguille est mobile en va et vient, dans la direction de la double flèche 12. L'aiguille d'injecteur 12 ouvre ou ferme des orifices de passage non représentés réalisés dans le corps 14 de l'injecteur 10, du côté de la chambre de combustion. Le corps 14 de l'injecteur selon la vue en coupe représentée sur la figure, a principalement une forme de manchon ; l'extrémité supérieure du corps 14 de l'injecteur, est fermée de manière étanche en pression par un couvercle de boîtier 15. A l'intérieur du corps 14 de l'injecteur, il y a une pièce de soupape 16, fixe. Cette pièce de soupape 16 comporte sur son côté tourné vers l'aiguille d'injecteur 11, un perçage de guidage 17 réalisé suivant l'axe longitudinal de l'injecteur 10, pour recevoir l'extrémité supérieure de l'aiguille 11. Un perçage traversant 19 est issu du fond 18 du perçage de guidage 17. Ce perçage est muni d'un étranglement de sortie 21. Entre la surface frontale supérieure 22 de l'aiguille d'injecteur 11 et le fond 18 du perçage de guidage 17, on a une chambre de commande 24.

Cette chambre 24 est reliée par un canal d'alimentation 25 équipé d'un étranglement d'alimentation 26 à une chambre haute pression 28 de forme annulaire réalisée au niveau de la pièce de soupape 16. Cette chambre haute pression 28 est reliée par un canal haute pression 29 réalisé dans le corps 14 de l'injecteur, à l'ajutage haute pression 30 est lui-même relié par une conduite 31 à l'accumulateur de pression 32, c'est-à-dire la rampe commune. Le perçage traversant 19 réalisé dans la pièce de soupape 16, forme une chambre de soupape 34 sur le côté de l'organe d'étranglement de sortie 21 non tourné vers la chambre de commande 24. La chambre de soupape 34 est fermée par un organe de fermeture 35 dans la position de fermeture représentée sur la figure 1. L'organe de fermeture 35 est, de préférence, en forme de bille 36, notamment en matière céramique. La bille de fermeture 36 ou 5 l'organe de fermeture 35, coopère avec un induit 38. Le côté de cet induit 38 tourné vers la bille 36, comporte un segment de liaison 39, par exemple en forme de broche, se poursuivant par un segment 40 en forme de plaque de l'induit 38. Le segment 40 en forme de plaque est muni sur son côté non tourné vers le segment de liaison 39, d'un prolongement 41, notamment cylindrique. Ce prolongement 41 est guidé axialement et de manière étanche dans un perçage traversant 42 d'un actionneur 43. Cet actionneur 43 comporte un noyau magnétique 44 de forme pratiquement annulaire ; ce noyau présente une cavité annulaire pour une bobine électromagnétique 45 son le côté tourné vers le segment en forme de plaque 40 de l'induit 38. Un ressort de fermeture en forme de ressort de compression 46, est logé en outre dans la cavité ; ce ressort s'appuie entre la cavité et le segment en forme de plaque 40 de l'induit magnétique 38, en sollicitant celui-ci élastiquement dans la direction de la position de fermeture de l'organe de fermeture 35. Une chambre d'induit 47, réalisée entre l'actionneur 43 et la pièce de soupape 16 constitue en même temps la zone basse pression 48 de l'injecteur de carburant 10. La chambre d'induit 47 est par exemple reliée par un perçage 49 en forme de perçage de sortie et par un branchement basse pression 50 et une conduite de retour 52, avec le réservoir de carburant 53. Une plaque intermédiaire 54 est en outre installée de manière fixe dans le corps 14 de l'injecteur entre l'actionneur 43, notamment son noyau magnétique 44 et le couvercle 15. La plaque intermédiaire 54 comporte un canal de liaison 55 qui ce prolonge dans le corps 14 de l'injecteur et débouche dans l'ajutage haute pression 30. Ainsi, la pression systématique de l'ajutage haute pression 30 ou du canal haute pression 29 et de la chambre haute pression 28, règne dans le canal de liaison 55.

6 Le canal de liaison 55 débouche au niveau du perçage traversant 42 de l'actionneur 43. La pression hydraulique du système agit par l'intermédiaire du canal de liaison 55 sur le côté du prolongement 41 situé à l'opposé de l'organe d'obturation 35 dans le canal traversant 42. La surface frontale du prolongement 41 constitue ainsi une surface d'équilibrage de pression 57. Une force de fermeture dirigée dans le sens opposé de la force d'ouverture régnant dans la chambre de soupape 34 agit ainsi par l'intermédiaire de la surface de compensation de pression 57, sur l'organe de fermeture 35. Dans la mesure où à la fois la pression régnant dans la chambre de soupape 34 et la pression exercée sur la surface d'équilibrage de pression 57 dépend de la pression systématique, la bille de fermeture 36 est au moins sensiblement équilibrée en pression. Dans la position de fermeture de l'injecteur de carburant 10 représentée sur la figure 1 dans laquelle l'aiguille d'injecteur 11 ferme les orifices de passage (non représentés) dans le corps 14 de l'injecteur, l'organe de fermeture 35 est poussé par le ressort de compression 46 contre la chambre de soupape 34 en formant un siège d'étanchéité 37 qui évite que le carburant de la chambre de soupape 34, ne passe dans la zone basse pression 48. Pour ouvrir la chambre de soupape 34, on alimente la bobine 45 de l'actionneur 43. L'induit 38 est ainsi tiré, contre la force développée par le ressort de compression 46 en direction de la bobine 45, de sorte que l'organe de fermeture 35 se soulève de son siège d'étanchéité 37. Du fluide sous pression de la chambre de soupape 34, peut ainsi passer dans la zone basse pression 48. La pression réduite dans la chambre de soupape 34, produit également une chute de pression dans la chambre de commande 24 et ainsi un déplacement de l'aiguille 11 de l'injecteur en direction du fond 18 de la chambre de commande 24. L'aiguille d'injecteur 11 se soulève ainsi de son siège non représenté et permet l'injection de carburant à partir de la chambre haute pression 28 dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne. La figure 2 représente une variante de réalisation de l'injecteur de carburant 10a. Dans le cas de cet injecteur de carburant 10a, l'actionneur 43a se trouve dans la zone du couvercle 15. L'induit

7 38a comporte un segment de liaison 59 de diamètre relativement grand qui reçoit la bille de fermeture 36, ou l'organe de fermeture 35. Le segment de liaison 59 est guidé dans une première plaque intermédiaire 60 comportant un perçage traversant 61 pour guider le segment de liaison 59. Le perçage traversant 61 est agrandi en diamètre sur son côté non tourné vers l'organe de fermeture 35 en constituant ainsi une chambre de pression 62. La première plaque intermédiaire 60 est reliée à une seconde plaque intermédiaire 63 sur son côté opposé à l'organe de fermeture 35. La seconde plaque intermédiaire 63 comporte un perçage traversant 64 recevant un segment de guidage 65 de l'induit 38a. Le segment de guidage 65 a un diamètre plus réduit ou une surface de section plus réduite, que le segment de liaison 59. La chambre de pression 62 communique par un canal de liaison 55a avec l'ajutage haute pression 30. En outre, la chambre 66 de l'induit, est reliée par un perçage de sortie 67, supplémentaire, au réservoir de carburant 53. La différence de diamètre entre le segment de liaison 59 et le segment de guidage 65, génère une force de fermeture supplémentaire agissant sur l'organe de fermeture 35 ; la surface d'équilibrage de pression 57a, correspond à la différence entre la surface du segment de liaison 59 et celle du segment de guidage 65, dans la chambre de pression 61. Les injecteurs de carburant 10, 10a, décrits ci-dessus, peuvent être modifiés de manière très diverses sans sortir du cadre de l'invention. Celle-ci est liée à la réalisation d'une surface d'équilibrage de pression 57, 57a, sur les noyaux magnétiques 38, 38a qui permet en combinaison avec l'organe de fermeture 35 en forme de bille, l'obtention d'un siège de soupape en forme de bille, équilibré en pression, offrant une dynamique de commutation élevée, pour une usure relativement faible.35 NOMENCLATURE

10 injecteur de carburant l0a injecteur de carburant 11 aiguille d'injecteur 12 double flèche 14 corps d'injecteur 15 couvercle 16 pièce de soupape 17 perçage de guidage 18 fond du perçage de guidage 17 19 perçage traversant 21 étranglement de sortie 22 surface frontale supérieure de l'aiguille 11 24 chambre de commande 25 canal d'alimentation 26 étranglement d'alimentation 28 chambre haute pression 29 canal haute pression 30 ajutage haute pression 31 conduite 32 accumulateur de pression/rampe commune 34 chambre de soupape 35 organe de fermeture 36 bille formant l'organe de fermeture 38 induit 38a induit 40 segment en forme de plaque de l'induit 41 prolongement 42 perçage traversant 43 actionneur 43a actionneur 44 noyau magnétique 45 bobine 47 chambre de l'induit 49 perçage 50 ajutage basse pression 55 canal de liaison 55a canal de liaison 57 surface de compensation/équilibrage de pression10

Claims

REVENDICATIONS1°) Injecteur de carburant (10, l0a), notamment injecteur d'un système à rampe commune pour injecter du carburant dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, comportant un élément de soupape d'injection (11) actionné entre une position de fermeture et une position d'ouverture, cet élément étant commuté par une soupape de commande (43, 43a), - la soupape de commande (43, 43a) comportant un organe de fermeture (35) en forme de bille, formant un siège (37) délimitant une chambre de soupape (34) reliée au moins indirectement à une chambre haute pression (28), et - l'organe de fermeture (35) coopérant avec un induit (38, 38a) qui pousse l'organe de fermeture (35) contre le siège (37) en position de fermeture de l'élément de soupape d'injection (11), injecteur caractérisé en ce que - l'organe de fermeture (35) est sollicité par une force de fermeture hydraulique sur le côté non tourné vers la chambre de soupape (34), cette force agissant, par une surface de poussée (57, 57a) réalisée sur l'induit (38, 38a), sur l'organe de fermeture (35), et - la surface de poussée (57, 57a) communique par un canal de liaison (55, 55a) avec le carburant à haute pression. 2°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - sur son côté opposé à l'organe de fermeture (35), l'induit (38) a un prolongement (41) venant dans un moyen de guidage (42), et le côté du prolongement (41) non tourné vers l'organe de fermeture (35), constitue la surface de poussée (57). 3°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'induit (38a) comporte un premier segment (59) relié à l'organe de fermeture (35), - le côté du premier segment (59) non tourné vers l'organe de fermeture (35), comporte un second segment (65), 11 - la zone de transition entre les deux segments (59, 65) se trouve dans une chambre de pression (62), - la chambre de pression (62) est reliée au canal de liaison (55a), et - le second segment (65) venant dans la chambre de pression (62) a une surface de section inférieure à celle du premier segment (59), - la surface de poussée (57a) étant formée par la différence des deux surfaces de section des deux segments (59, 65). 4°) Injecteur de carburant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le prolongement (41) ou les deux segments (59, 65) sont guidés de manière étanche. 5°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de fermeture (35) est une bille (36), en matière céramique. 6°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que - la chambre de soupape (34) communique par un étranglement de sortie (21) avec une chambre de commande (24), et - la chambre de commande (24) communique avec la chambre haute pression (28) par un organe d'étranglement d'alimentation (26) et un canal d'alimentation (25). 7°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'induit (38, 38a) est sollicité par la force développée par un ressort de compression (46) agissant en direction du siège d'étanchéité (37). 8°) Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal de liaison (55, 55a) et un canal haute pression (29) relié à la chambre haute pression (28), débouchent dans un ajutage haute pression (30), commun.