Valve de commande d'injecteur de carburant pour rampe d'injection commune et injecteur correspondant

Abstract

 L'invention porte principalement sur une valve (3) de commande d'injecteur de carburant pour rampe d'injection commune comportant un guide (15) de forme tubulaire prolongé à une de ses extrémités axiales par une portion annulaire (16) s'étendant sensiblement radialement par rapport à un axe (X) de ladite valve (3), ladite portion annulaire (16) comportant une pluralité d'orifices traversants (18), caractérisée ce que les orifices traversants (18) sont configurés de manière à engendrer un écoulement turbulent de type tourbillonnaire assurant une mise en rotation de ladite valve (3) autour de son axe (X) lors d'un passage du carburant à travers ladite valve (3) depuis une face de la portion annulaire (16) tournée vers le guide (15) vers une face de la portion annulaire (16) tournée du côté opposé au guide (15).

Description

[0001] L'invention porte sur une valve de commande d'injecteur de carburant pour rampe d'injection commune ainsi que sur l'injecteur correspondant. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les moteurs diesel de véhicule automobile à injection directe.

[0002] De façon connue en soi, de tels moteurs comportent des injecteurs (un par cylindre) recevant du carburant issu d'une rampe d'injection commune. Cette rampe d'injection est alimentée par une pompe haute pression à une pression prédéterminée correspondant à la pression d'injection.

[0003] L'injecteur comporte un actionneur de contrôle d'une valve dont le déplacement permet de commander une aiguille en vue de l'injection de carburant à l'intérieur du cylindre. A cet effet, l'aiguille est montée coulissante dans une cavité d'injection dont l'extrémité comporte une pluralité d'orifices par lesquels le carburant est injecté.

[0004] Le déplacement de l'aiguille est commandé par l'actionneur pouvant faire passer sélectivement la valve, montée mobile en translation à l'intérieur d'une chambre, d'une position de repos correspondant à une position fermée de l'injecteur à une position active correspondant à une position ouverte de l'injecteur, et inversement. L'actionneur peut comporter une bobine électromagnétique ou alternativement prendre la forme d'un actionneur de type piézo-électrique.

[0005] La chambre dans laquelle est positionnée la valve est en relation avec une chambre de commande de l'aiguille correspondant à un espace délimité par une extrémité haute de l'aiguille et la face interne d'une partie du corps de l'injecteur. La chambre de commande de l'injecteur est elle-même en relation avec un conduit haute pression débouchant également dans la cavité d'injection.

[0006] Dans la position de repos, la valve repose de manière étanche sur un siège de la chambre de la valve, en sorte que la haute pression régnant dans la chambre de commande agit sur l'aiguille vers le bas dans une direction de fermeture de l'injecteur.

[0007] Dans la position active, la valve vient en appui sur une butée supérieure située du côté de l'actionneur et n'assure plus l'étanchéité de la chambre de la valve. Il se produit alors une chute de la pression à l'intérieur de la chambre de commande en sorte que la haute pression régnant dans la cavité d'injection agit sur la surface conique de l'extrémité de l'aiguille vers le haut dans une direction d'ouverture pour injection de carburant à l'intérieur du cylindre. Le carburant peut alors circuler à travers les orifices de la valve vers une zone basse pression de l'injecteur.

[0008] Le déplacement de l'aiguille commandé par la valve permet ainsi de réguler la quantité de carburant injectée dans le cylindre correspondant.

[0009] Ces injecteurs de carburant sont toutefois très sensibles à la qualité des carburants utilisés. En effet, dans le cas de l'utilisation d'un carburant de mauvaise qualité, des dépôts internes dans l'injecteur conduisent à une dégradation des prestations du moteur, notamment en termes d'émissions de particules polluantes et d'agrément de conduite. Les dépôts observables au niveau de la valve sont composés majoritairement de particules de savons (de l'ordre de quelques micromètres de dimension) susceptibles de provoquer des collages des pièces en mouvement dans l'injecteur. Les défaillances des injecteurs causées par ces dépôts sont généralement traitées par un nettoyage ou un échange des composants, ce qui engendre toutefois un coût de garantie.

[0010] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une valve de commande d'injecteur de carburant pour rampe d'injection commune comportant un guide de forme tubulaire prolongé à une de ses extrémités axiales par une portion annulaire s'étendant sensiblement radialement par rapport à un axe de ladite valve, ladite portion annulaire comportant une pluralité d'orifices traversants, caractérisée ce que les orifices traversants sont configurés de manière à engendrer un écoulement turbulent de type tourbillonnaire assurant une mise en rotation de ladite valve autour de son axe lors d'un passage du carburant à travers ladite valve depuis une face de la portion annulaire tournée vers le guide vers une face de la portion annulaire tournée du côté opposé au guide.

[0011] Ainsi, en générant un déplacement en rotation de la valve autour de son axe et une accélération du fluide lors de la circulation du carburant vers la zone basse pression, l'invention permet d'empêcher les dépôts de savon par convection à l'intérieur de l'injecteur. On améliore donc la robustesse de l'injecteur vis-à-vis des différents types de carburants utilisés. On évite également le retour des véhicules afin de réaliser un nettoyage ou un échange des injecteurs, ce qui permet de réduire substantiellement les coûts de garantie sur le véhicule.

[0012] Selon une réalisation, les orifices présentent un axe ayant une orientation sensiblement tangente par rapport à une périphérie externe du guide de forme tubulaire.

[0013] Selon une réalisation, les orifices présentent un axe ayant une orientation inclinée par rapport à l'axe de la valve.

[0014] Selon une réalisation, l'axe de chaque orifice forme un angle compris entre 15 et 45 degrés par rapport à l'axe de la valve.

[0015] Selon une réalisation, les orifices de présentent sous forme tronconique de manière à avoir chacun une extrémité de plus grand diamètre débouchant du côté de la face de la portion annulaire tournée vers le guide et une extrémité de plus petit diamètre débouchant du côté de la face de la portion annulaire tournée du côté opposé au guide ; cette forme permettant de générer l'accélération du fluide.

[0016] Selon une réalisation, un taux de conicité des orifices est compris entre 5 et 50%.

[0017] Selon une réalisation, le taux de conicité vaut de préférence 10%.

[0018] Selon une réalisation, la valve comporte un nombre d'orifices compris entre 7 et 11.

[0019] Selon une réalisation, le nombre d'orifices est égal à 8.

[0020] L'invention a également pour objet un injecteur de carburant pour rampe d'injection commune comportant une valve de commande selon l'invention.

[0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention :

• La figure 1 est une vue en coupe d'un injecteur de carburant muni d'une valve de commande selon la présente invention;
• La figure 2 est une vue en perspective de la valve de commande selon la présente invention intégrée à l'injecteur de la figure 1 ;
• La figure 3 représente une vue de dessus de la valve de commande selon la présente invention;
• La figure 4 montre le détail d'un orifice ménagé dans la valve de commande selon la présente invention;
• La figure 5 représente le flux tangentiel de carburant engendrant la mise en rotation de la valve de commande lors de la circulation de carburant vers la zone basse pression de l'injecteur.

[0022] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.

[0023] La figure 1 montre un injecteur 1 selon l'invention comportant un actionneur 2 de contrôle d'une valve 3 dont le déplacement permet de commander une aiguille 5 en vue de l'injection de carburant à l'intérieur du cylindre du moteur (non représenté). A cet effet, l'aiguille 5 est montée coulissante dans une cavité d'injection 6 dont l'extrémité de forme conique comporte une pluralité d'orifices 8 par lesquels le carburant est injecté.

[0024] Le déplacement de l'aiguille 5 est commandé par l'actionneur 2 pouvant faire passer sélectivement la valve 3, montée mobile en translation à l'intérieur d'une chambre 9, d'une position de repos correspondant à une position fermée de l'injecteur 1 à une position active correspondant à une position ouverte de l'injecteur 1, et inversement. En l'occurrence, l'actionneur 2 comporte une bobine de commande 21 fixe dont les fils d'alimentation reliés à une source de tension sont référencés 22a et 22b.

[0025] La chambre 9 de la valve 3 est en relation avec une chambre de commande 10 de l'aiguille 5 correspondant à un espace délimité par une extrémité haute de l'aiguille 5 et la face interne d'une partie du corps de l'injecteur 1. La chambre de commande 10 de l'injecteur est elle-même en relation avec un conduit haute pression 11 lequel débouche également dans la cavité d'injection 6.

[0026] Lorsque la bobine de commande 21 n'est pas alimentée, le ressort 13 sollicite la valve 3 dans une position de repos dans laquelle la valve 3 repose de manière étanche sur un siège de la chambre 9 de la valve. La haute pression régnant dans la chambre de commande 10 agit sur l'aiguille 5 vers le bas dans une direction de fermeture de l'injecteur 1.

[0027] Lorsque la bobine de commande 21 est mise sous tension, cela génère une force magnétique ayant tendance à comprimer le ressort 13, en sorte que la valve 3 vient en appui sur une butée supérieure située du côté de l'actionneur 2. La valve 3, qui est alors en position active, n'assure plus l'étanchéité de la chambre 9. Il se produit en conséquence une chute de la pression à l'intérieur de la chambre de commande 10, en sorte que la haute pression régnant dans la cavité d'injection 6 agit sur la surface conique de l'extrémité de l'aiguille 5 vers le haut dans une direction d'ouverture pour l'injection de carburant à l'intérieur du cylindre (non représenté).

[0028] Comme cela est bien visible sur la figure 2, la valve 3 de commande d'axe X comporte un guide 15 de forme tubulaire permettant d'assurer un guidage axial du déplacement de la valve 3 d'une position à une autre. Le guide 15 est prolongé à une de ses extrémités axiales par une portion annulaire 16 s'étendant sensiblement radialement par rapport à l'axe X. De préférence, la portion annulaire 16 vient de matière avec le guide 15.

[0029] Comme cela ressort clairement des figures 2 et 3, la portion annulaire 16 comporte une pluralité d'orifices 18 configurés de manière à générer un mouvement turbulent de carburant de type tourbillonnaire assurant une mise en rotation de la valve 3. On évite ainsi la formation de dépôts de savon par convection à l'intérieur de l'injecteur 1.

[0030] A cet effet, comme on peut le voir sur la figure 3, les orifices 18 présentent chacun un axe X' ayant une orientation sensiblement tangente par rapport à une périphérie externe du guide tubulaire 15. Tous les orifices 18 sont inclinés d'un même côté. Cette disposition tangentielle des orifices 18 permet d'engendrer un écoulement turbulent dont l'intensité est proportionnelle au débit traversant la valve 3.

[0031] En outre, l'axe X' de chaque orifice 18 forme un angle A compris entre 15 et 45 degrés par rapport à l'axe X de la valve 3 (cf. figure 4). De préférence, cet angle A vaut 30 degrés.

[0032] Une conicité des orifices 18 pourra être apportée pour augmenter la vitesse du carburant du côté de la zone basse pression et donc la force tangentielle générée sur la valve 3 par la traversée du carburant. A cet effet, une extrémité de plus grand diamètre de chaque orifice 18 débouche du côté de la face de la portion annulaire 16 tournée vers le guide 15 et une extrémité de plus petit diamètre de chaque orifice 18 débouche du côté de la face de la portion annulaire 16 opposée au guide 15.

[0033] La conicité des orifices 18 qui correspond à un écart de dimension entre l'extrémité de plus petit diamètre et l'extrémité de plus grand diamètre du tronc de cône est comprise entre 5% et 50%. La conicité des orifices 18 vaut de préférence 10%, c'est-à-dire que l'extrémité de plus grand diamètre présente un diamètre 10% plus grand que celui de l'extrémité de plus petit diamètre.

[0034] Le nombre d'orifices 18 est par exemple compris entre 7 et 11, les orifices 18 étant espacés angulairement entre eux de manière régulière. De préférence, la valve 3 comporte huit orifices 18. Cela constitue un nombre augmenté d'orifices 18 par rapport à une valve selon l'état de la technique qui ne comporte classiquement que six orifices 18 d'orientation axiale pour permettre l'écoulement du carburant vers la zone basse pression de l'injecteur 1.

[0035] Les différentes formes de la valve 3 précédemment décrites pourront être aisément obtenues par moulage.

[0036] Ainsi, lorsque la valve 3 est dans la position de repos, la valve 3 repose sur le siège de la chambre 9 de la valve de manière hermétique via une portion tronconique 151 du guide 15 (cf. figure 2) située du côté de la portion annulaire 16.

[0037] Lorsque la valve 3 est dans la position active, la face opposée de la portion annulaire 16 vient en appui contre une butée supérieure située du côté de l'actionneur 2. La valve 3 n'assure alors plus l'étanchéité de la chambre 9, en sorte que le carburant situé dans une cavité annulaire s'étendant autour de la portion intermédiaire 152 du guide 15 de section réduite peut alors circuler le long du guide 15 pour ensuite passer à travers les orifices 18 de la valve 3 depuis la zone haute pression vers la zone basse pression suivant la flèche en traits discontinus référencée C (cf. figure 2). Le carburant s'écoule alors vers un réservoir (non représenté) via une sortie référencée 28 sur la figure 1.

[0038] La circulation du carburant engendre un écoulement turbulent de type tourbillonnaire de carburant au voisinage de la butée supérieure de valve 3. Le flux tangentiel F du carburant passant à travers les orifices 18 représenté sur la figure 5 est tel que la valve 3 est entraînée en rotation autour de son axe X, ce qui permet d'éviter les dépôts de savon par convection à l'intérieur de l'injecteur 1.

[0039] L'invention n'est bien entendu pas limitée au mode de réalisation de la valve 3 précédemment décrit qui pourra être modifié par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. En effet, il sera notamment possible d'envisager toute autre forme d'orifice 18 permettant d'obtenir l'écoulement turbulent du carburant ainsi que la rotation associée de la valve 3.

Revendications

1. Valve (3) de commande d'injecteur de carburant pour rampe d'injection commune comportant un guide (15) de forme tubulaire prolongé à une de ses extrémités axiales par une portion annulaire (16) s'étendant sensiblement radialement par rapport à un axe (X) de ladite valve (3), ladite portion annulaire (16) comportant une pluralité d'orifices traversants (18), caractérisée ce que les orifices traversants (18) sont configurés de manière à engendrer un écoulement turbulent de type tourbillonnaire assurant une mise en rotation de ladite valve (3) autour de son axe (X) lors d'un passage du carburant à travers ladite valve (3) depuis une face de la portion annulaire (16) tournée vers le guide (15) vers une face de la portion annulaire (16) tournée du côté opposé au guide (15).

2. Valve de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices (18) présentent un axe ayant une orientation sensiblement tangente par rapport à une périphérie externe du guide (15) de forme tubulaire.

3. Valve de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les orifices (18) présentent un axe ayant une orientation inclinée par rapport à l'axe (X) de la valve (3).

4. Valve de commande selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'axe (X') de chaque orifice (18) forme un angle compris entre 15 et 45 degrés par rapport à l'axe (X) de la valve (3).

5. Valve de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les orifices (18) présentent une forme tronconique de manière à avoir chacun une extrémité de plus grand diamètre débouchant du côté de la face de la portion annulaire (16) tournée vers le guide (15) et une extrémité de plus petit diamètre débouchant du côté de la face de la portion annulaire (16) tournée du côté opposé au guide (15).

6. Valve de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un taux de conicité des orifices (18) est compris entre 5 et 50%.

7. Valve de commande selon la revendication 6, caractérisée en ce que le taux de conicité vaut de préférence 10%.

8. Valve de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre d'orifices (18) compris entre 7 et 11.

9. Valve de commande selon la revendication 8, caractérisée en ce que le nombre d'orifices (18) est égal à 8.

10. Injecteur (1) de carburant pour rampe d'injection commune comportant une valve (3) de commande selon l'une des revendications précédentes.

Dessins