DOMAINE TECHNIQUE

L'invention est relative à un injecteur de carburant pourvu d'un dispositif d'alignement des composants de l'injecteur.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

Un injecteur de carburant comprend classiquement une aiguille mobile coulissante sous l'influence d'un différentiel de pression entre une chambre de contrôle et la buse de l'injecteur. Dans la chambre de contrôle, la pression varie sous l'influence du déplacement d'une électrovanne comprenant un ensemble armature-tige attiré par le champ magnétique d'une bobine ou bien repoussé par un ressort de vanne. L'aiguille et l'ensemble armature-tige sont mobiles coulissant dans le corps de l'injecteur, lui-même comprenant plusieurs éléments dont un corps d'actionneur, un corps de vanne, un guide haut et un corps de buse. Ces éléments du corps d'injecteur sont solidarisés les uns avec les autres par un écrou d'injecteur qui prenant appui sur un épaulement du corps de buse se visse au corps d'actionneur en comprimant entre eux le corps de vanne. Pour aligner les éléments du corps qui doivent être maintenus coaxiaux il est courant d'utiliser entre deux éléments voisins, deux goupilles cylindriques partiellement insérées dans des trous borgnes complémentaires pourvus dans chacun des éléments du corps. Ainsi deux goupilles excentrées et quasiment diamétralement opposées alignent le guide haut, le corps de vanne ou le corps de buse. De même deux autres goupilles alignent le corps de vanne et le corps d'actionneur. Cet alignement par goupilles est tributaire des tolérances de fabrications et de fait n'est pas parfait et il résulte de ces tolérances un petit désaxage qui n'est plus acceptable compte tenu de la qualité croissante, des performances exigées et les pressions de plus en plus élevées demandées aux injecteurs.

L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui résout ces inconvénients. RESUME DE L'INVENTION

La présente invention se propose de résoudre ces problèmes à l'aide d'un écrou qui assure une coaxialité des composants de l'injecteur. L'injecteur de carburant pour moteur à combustion interne s'étend le long d'un axe longitudinal. L'injecteur comprend un ensemble de buse comprenant une aiguille mobile agencée dans un corps de buse, un ensemble actionneur comprenant un actionneur agencé dans un corps d'actionneur définissant une paroi externe. La paroi externe du corps d'actionneur est pourvue d'un filetage maie externe. De plus l'injecteur comprend un ensemble de vanne de contrôle comprenant un membre de vanne agencé dans un corps de vanne. Le corps de vanne est agencé entre le corps de buse et le corps d'actionneur. De plus l'injecteur peut comprendre aussi un guide haut agencé entre l'ensemble de buse et l'ensemble de vanne. L'injecteur comprend aussi un écrou ayant au moins trois diamètres différents et pourvu d'un filetage femelle interne. L'écrou maintient solidairement l'ensemble de buse, l'ensemble de vanne et l'ensemble actionneur en s 'appuyant sur un épaulement du corps de buse et en se vissant sur le corps d'actionneur. Le corps de vanne est ainsi comprimé entre le corps de buse et le corps d'actionneur.

Dans un premier mode de réalisation, l'écrou est formé d'une seule pièce et comprend une partie tubulaire longitudinale s'étendant le long de l'axe longitudinal depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité. De plus l'écrou comprend un membre annulaire transversal s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la deuxième extrémité pourvu d'une ouverture centrale, et une gorge annulaire autour de l'axe longitudinal agencée dans la partie tubulaire en regard du corps d'actionneur.

Dans un deuxième mode de réalisation l'écrou comprend une première pièce tubulaire longitudinale de positionnement s'étendant le long de l'axe longitudinal depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité et présentant au moins les trois diamètres différents et une deuxième pièce tubulaire longitudinale de serrage comprenant le filetage femelle interne. La première pièce est fixée aux corps de buse, corps de vanne et au corps d'actionneur au moyen d'un joint d'arrêt compris entre une première gorge de positionnement de la première pièce de positionnement et une seconde gorge de positionnement de la deuxième pièce de serrage. La première pièce de positionnement est insérée dans la deuxième pièce de serrage. De plus l'écrou présente le premier diamètre intérieur complémentaire au diamètre extérieur d'un premier étage du corps de buse et le troisième diamètre intérieur complémentaire au diamètre extérieur du corps d'actionneur. L'écrou présente de plus le deuxième diamètre intérieur complémentaire au diamètre extérieur d'un corps de vanne et le troisième diamètre intérieur complémentaire au diamètre extérieur du corps d'actionneur. De plus L'écrou peut être pourvu du filetage femelle interne agencé proximal à la première extrémité se vissant sur le filetage maie externe du corps d'actionneur. Dans un troisième mode de réalisation, l'ensemble de vanne et l'ensemble de buse sont angulairement orientés les uns par rapport aux autres. L'orientation angulaire est de plus assurée par une mise en place d'une clavette agencée dans une rainure longitudinale définie par au moins trois portions agencées dans des parois externes du guide haut et des corps de vanne et d'actionneur. De plus l'écrou comprend au moins une gorge longitudinale agencée sur une paroi interne de l'écrou pour laisser passer les fuites de carburant au niveau des interfaces des composants de l'injecteur.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels:

Figure 1 est une coupe axiale de l'injecteur selon l'invention.

Figure 2 est une coupe agrandie de l'invention selon un premier mode de réalisation.

Figure 3 est une coupe agrandie de l'invention selon un deuxième mode de réalisation.

Figure 4 est une coupe isométrique agrandie de l'invention selon un troisième mode de réalisation.

Figure 5 est une vue de dessus de l'écrou. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas est choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, dessous, dessus, dessous, haut, bas ..." peuvent être utilisés sans aucune intention de limiter l'invention.

Selon la figure 1, est décrit l'invention se rapportant à un injecteur 10 de carburant pour moteur à combustion interne, ici un injecteur diesel bien que l'invention soit intégralement transposable à un injecteur essence ou de tout autre carburant. La description détaillera les éléments de l'invention et restera plus succincte et générale quant aux éléments environnants.

Selon la figure 1 , l'injecteur 10 s'étend le long d'un axe longitudinal X et comprend un ensemble de buse 12 comprenant une aiguille 14 mobile agencée dans un corps de buse 16 et un guide haut 27, un ensemble de vanne de contrôle 18 comprenant un membre de vanne 19 agencé dans un corps de vanne 20, un ensemble actionneur 22 comprenant un actionneur 23, par exemple une bobine 23 agencé dans un corps d' actionneur 24 définissant une paroi externe 26 et un écrou 28 pourvu d'un filetage femelle interne 30. La paroi externe 26 du corps d'actionneur est pourvue d'un filetage maie externe 32. L'écrou 28 maintient solidairement le guide haut 27 et les corps de buse 16, corps de vanne 20 et corps d'actionneur 24 en s'appuyant sur une face discale transversale 34 formant un épaulement 34 du corps de buse et se vissant sur le corps d'actionneur 24.

Le corps de buse 16 est cylindrique s 'étendant le long de l'axe longitudinal X. Le corps de buse 16 est de forme triangulaire en fuseau à étages s 'étendant vers le bas depuis une première face supérieure 36 en un premier étage 38 large, un deuxième étage 40 plus étroit en dessous du premier étage 38, un troisième étage 42 en dessous du deuxième étage 40 et un quatrième étage 44 se refermant en pointe à son extrémité basse 46 où est agencée une pluralité de trous d'injection 48 permettant au carburant sous pression d'être pulvérisé hors de l'injecteur 10. Des faces extérieures 50, 52 des troisième et quatrième étages 42, 44 se raccordent selon l'épaulement 34 du corps de buse contre laquelle l'écrou 28 prend appui.

Le corps de vanne de contrôle 20 est de forme cylindrique et il comprend une face supérieure 56 de corps de vanne et une face inférieure 58 de corps de vanne et une paroi extérieure 57. De plus le corps de vanne 20 comprend un canal de carburant haute pression (non représenté) et une chambre de contrôle 62 où est agencé un ensemble armature-tige 64.

Selon la figure 2 le corps d'actionneur 24 est de forme cylindrique et s'étendant le long de l'axe longitudinal X. Le corps d'actionneur 24 est pourvu de la paroi externe 26 où est agencé le filetage maie externe 32. Le corps

d'actionneur 24 a un diamètre extérieur DE24. Le filetage maie externe 32 est situé dans une partie inférieure 68 de la face extérieure du corps d'actionneur. Le filetage maie externe 32 est prévu pour l'engagement complémentaire par vissage du filetage femelle interne 30 de l'écrou d'injecteur. Le corps d'actionneur 24 est agencé au-dessus du corps de vanne 20.

Tel que représenté sur la figure 2, la face supérieure 36 du corps de buse est en contact surfacique étanche contre la face inférieure 29 du guide haut 27, la face supérieure 31 du guide haut 27 est en contact surfacique étanche contre la face inférieure 58 du corps de vanne, la face supérieure 56 du corps de vanne est en contact surfacique étanche contre la face inférieure 70 du corps d'actionneur. D'autres assemblages d'injecteur peuvent être aussi réalisés sans le guide haut 27 avec le corps de buse 16 en contact avec le corps de vanne 20. L'empilement solidaire et étanche des ensemble actionneur 22, ensemble de vanne 18 et ensemble de buse 12 est rendu possible grâce à l'écrou 28 d'injecteur. L'écrou 28 enfilé autour du deuxième étage 40 étroit du corps de buse prend appui contre l'épaulement 34 du même corps de buse. L'écrou 28 s'étend axialement selon l'axe longitudinal X de sorte à enfermer le corps de vanne de contrôle 20 et se visser sur le corps d'actionneur 24 grâce aux filetages complémentaires 30, 32 préalablement décrits. Les étanchéités surfaciques sont assurées d'une part grâce à la qualité miroir de l'état des surfaces en contact et d'autre part grâce au couple de serrage suffisamment important de l'écrou 28 qui engendre une compression forte entre le bas du corps d'actionneur 24, le corps de vanne 20 et le corps de buse 16. 6 Dans un premier mode de réalisation de l'invention et selon la figure 2, l'écrou 28 est conçu monobloc et de forme cylindrique d'axe longitudinal X.

Ainsi l'écrou 28 est formé d'une seule pièce. Les corps de buse 16, de vanne 20 et d'actionneur 24 sont axisymétriques par rapport à l'axe longitudinal X. L'écrou 28 comprend une partie tubulaire longitudinal 72 s'étendant le long de l'axe longitudinal X depuis une première extrémité 74 jusqu'à une deuxième extrémité 76, un membre annulaire transversal 78 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la deuxième extrémité 76 pourvu d'une ouverture centrale 80, et une gorge annulaire 82 autour de l'axe longitudinal X agencée dans la partie tubulaire 72 en regard du corps d'actionneur 24. L'écrou 28 comprend en partant d'en bas et en allant vers le haut sur la figure 2 un premier tronçon 84 ayant un premier diamètre intérieur DI84 s'ajustant à un diamètre extérieur DE16 du corps de buse 16, un deuxième tronçon 86 ayant un deuxième diamètre intérieur DI86 s'ajustant à un diamètre extérieur DE20 du corps de vanne 20, un troisième portion 88 ayant un troisième diamètre intérieur DI88 s'ajustant au diamètre extérieur DE24 du corps d'actionneur 24. L'écrou 28 est pourvu du filetage femelle 30 proche de la première extrémité 74 de la partie tubulaire 72 de l'écrou. D'autres alternatives sont possibles avec au moins trois diamètres intérieurs. L'écrou 28 se visse sur le filetage maie 32 externe du corps d'actionneur 24. La tolérance des différents diamètres DI84, DI86, DI88 de l'écrou 28 est serrée, par exemple de l'ordre de plus ou moins 10 micromètre. La gorge annulaire 82 permet de réduire l'hyperstatisme et peut être agencée soit dans une paroi interne 90 de la partie tubulaire 72 de l'écrou comme représenté sur la figure 2 mais peut être aussi dans une paroi externe 92 de la partie tubulaire 72 de l'écrou. La gorge annulaire 82 autour de l'axe longitudinal X est agencée dans le troisième tronçon 88 de l'écrou en regard du corps d'actionneur 24. Le premier tronçon 84 de l'écrou est pourvu d'un épaulement annulaire 54 transversal qui s'étend vers l'intérieur et agencé complémentairement à l'épaulement 34 du corps de buse. L'écrou 28 est pourvu du filetage femelle 30 interne agencé proximal à la première extrémité 74 se vissant sur le filetage maie 32 externe du corps d'actionneur 24.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention et selon la figure 3, l'écrou 28 est formé d'une première pièce de positionnement 94 et d'une deuxième pièce de serrage 96. La première pièce de positionnement 94 est de forme tubulaire longitudinale de positionnement s'étendant le long de l'axe longitudinal X depuis la première extrémité 74 jusqu'à la deuxième extrémité 76 et présentant les trois diamètres différents DI84/DI86/DI88. La deuxième pièce 96 est de forme tubulaire longitudinale de serrage comprenant le filetage femelle interne 30. Les corps de buse 16, de vanne 20 et d'actionneur 24 sont axisymétriques dans ce mode de réalisation. La première pièce 94 de

positionnement est fixée aux corps de buse 16, corps de vanne 20 et au corps d'actionneur 24 au moyen d'un joint d'arrêt 98 compris entre une première gorge 100 de positionnement de la première pièce de positionnement et une seconde gorge 102 de positionnement de la deuxième pièce de serrage. La première pièce 94 de positionnement est insérée dans la deuxième pièce 96 de serrage. De plus l'écrou 28 comprend un élément d'étanchéité 104 comme un joint d'étanchéité 104, par exemple un joint torique 104, agencé entre une première gorge 106 annulaire dans une paroi externe 95 de la première pièce 94 et une deuxième gorge 108 annulaire dans une paroi interne 97 de la deuxième pièce 96.

Les deux gorges annulaires 106, 108 sont situées au-dessus du joint d'arrêt 98 comme représenté dans la figure 2. L'écrou 28 est pourvu du filetage femelle 30 interne agencé proximal à la première extrémité 74 se vissant sur le filetage maie 32 externe du corps d'actionneur.

Dans un troisième mode de réalisation de l'invention et selon la figure 4, l'ensemble de vanne 18, l'ensemble actionneur 22 et le guide haut 27 sont asymétriques par rapport à l'axe longitudinal X mais tout autre asymétrie peut être considéré dans ce mode d'invention. Les ensembles de vanne 18 et d'actionneur 22 ainsi que le guide haut 27 sont angulairement orientés l'un par rapport à l'autre. L'orientation angulaire est assurée par une mise en place d'une clavette 110 agencée dans une rainure 112 longitudinale. La rainure 112 est définie par trois portions 114, 116, 118 agencées dans les parois externes 60, 57, 26 du guide haut 27 et des corps de vanne 20 et d'actionneur 22. Il y a asymétrie par exemple lorsque le corps de vanne 20 présente un canal de retour de fuite qui supprime l'axisymétrie par rapport à l'axe longitudinal X. Dans ce troisième mode de réalisation, l'écrou 28 peut être soit réalisé en deux pièces 94,96 comme décrit dans le deuxième mode de réalisation soit l'écrou 28 peut être réalisé en une seule pièce comme il a été décrit dans le premier mode de réalisation. De plus lorsque l'écrou 28 est monobloc et lorsque les composants de l'injecteur sont

asymétriques ou axisymétriques, l'écrou 28 comprend au moins une gorge longitudinale 128. Selon la figure 5, l'écrou comprend six gorges longitudinales 128 de sorte à permettre à la fuite de carburant de s'échapper au niveau des différents composants. Lors du montage final des composants de l'injecteur 10, l'alignement des ensemble de buse 16, de vanne 18 et d'actionneur 22 est réalisé à l'aide de la clavette 110. Selon la figure 4, la rainure 112 est agencée pour recevoir la clavette 110. Les trois portions 114, 116 ,118 doivent être alignées longitudinalement de sorte à pouvoir monter la clavette 110 longitudinalement dans la rainure 112. La largeur L de la clavette 110 est inférieure à la profondeur P de la rainure 112 afin que la clavette 110 ne puisse pas dépasser de la rainure 112. Ainsi l'écrou 28 peut être enfilé sur les corps de buse 16, de vanne 20 et d'actionneur 24 et l'écrou 28 peut ensuite être vissé sur le corps d'actionneur 24.

Dans cette partie nous décrirons le fonctionnement de l'injecteur 10.

Comme décrit dans la figure 1, l'injecteur 10 est pourvu d'un circuit de circulation de carburant (non représenté) qui permet d'amener du carburant haute pression via un circuit haute pression depuis un orifice d'entrée (non représenté) agencé dans une partie haute de l'injecteur 10 jusqu'aux trous d'injection 48 agencés dans une partie basse de l'injecteur 10. Comme décrit dans la figure 1, lorsque l'actionneur 23 est électriquement alimenté, il attire un ensemble armature-tige 64 fixés ensemble, ce qui ouvre le canal d'évacuation (non représenté) et permet au carburant enfermé dans une chambre de contrôle 62 de s'évacuer vers un circuit basse pression (non représenté). Alors la pression diminue dans la chambre de contrôle 62 et l'aiguille 14 se déplace dans un alésage 122 du corps de buse 16 vers une position ouverte dans laquelle une extrémité inférieure de l'aiguille 14 s'éloigne d'un siège 118 du corps de buse. Par voie de conséquence une extrémité supérieure de l'aiguille 14, selon la figure 1, vient au contact de la face inférieure 58 du corps de vanne.

Lorsque l'ensemble actionneur 22 n'est pas alimenté, l'ensemble armature-tige 64 est repoussé par un ressort de vanne 124 vers une position qui empêche au carburant de s'écouler vers le canal d'évacuation qui est fermé, ce qui retient le carburant à haute pression qui y arrive. Alors la pression dans la chambre de contrôle 62 remonte et l'aiguille 14 est repoussée vers le bas par un ressort d'aiguille 126 et l'extrémité inférieure de l'aiguille 14 est en contact avec le siège de buse 118 et l'extrémité supérieure de l'aiguille 14 est éloignée de la face inférieure 58 du corps de vanne. Les références suivantes ont été utilisées dans la description

10 injecteur

12 ensemble de buse

14 aiguille

16 corps de buse

18 ensemble de vanne de contrôle

19 membre de vanne

20 corps de vanne

22 ensemble actionneur

23 actionneur

24 corps d'actionneur

26 paroi externe

27 guide haut

28 écrou

29 face inférieure du guide haut

30 filetage femelle

31 face supérieure du guide haut

32 filetage maie

34 épaulement

36 face supérieure du corps de buse

38 premier étage

40 deuxième étage

42 troisième étage

44 quatrième étage

46 extrémité basse

48 trou d'injection

50 face extérieure du deuxième tronçon

52 face extérieure du troisième tronçon

54 épaulement de l'écrou

56 face supérieure de corps de vanne

57 paroi extérieure de corps de vanne

58 face inférieure de corps de vanne

60 paroi extérieure du guide haut

62 chambre de contrôle

64 ensemble armature-tige

68 partie inférieure de la face extérieure du corps d'actionneur

70 face inférieure de corps d'actionneur

72 partie tubulaire

74 première extrémité

76 deuxième extrémité

78 membre annulaire

80 ouverture centrale

82 gorge annulaire

84 premier tronçon

86 deuxième tronçon 88 troisième tronçon

90 paroi interne de la partie tubulaire

92 paroi externe de la partie tubulaire

94 première pièce

95 paroi externe de la première pièce

96 deuxième pièce

97 paroi interne de la deuxième pièce

98 joint d'arrêt

100 première gorge de positionnement

102 deuxième gorge de positionnement

104 élément d'étanchéité

106 première gorge

108 deuxième gorge

110 clavette

112 rainure

première portion de rainure sur le

114 guide haut

116 deuxième portion de rainure sur le corps de vanne

118 troisième portion de rainure du corps d'actionneur

122 alésage du corps de buse

123 siège

124 ressort de vanne

126 ressort d'aiguille

128 gorge longitudinale d'écrou

X Axe longitudinal

DI84 premier diamètre intérieur de l'écrou

DI86 deuxième diamètre intérieur de l'écrou

DI88 troisième diamètre intérieur de l'écrou

DE16 diamètre extérieur du corps de buse

DE20 diamètre extérieur du corps de vanne

DE24 diamètre extérieur du corps d'actionneur