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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/143914
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic valve comprises a rod (58) guided slidingly in a bushing along a guidance zone (ZG) comprising a convergence zone (ZC) in which the forces acting on the rod tend to recentre it in the bushing and, a divergence zone (ZD) in which the forces acting on the rod tend to move it away from the axis, the two zones joining along a line of separation (M) situated in a second clamping zone, the functional clearance for sliding defined between the bushing and the rod being increased in the divergence zone (ZD).

Inventors:
ENTERS RICHARD (FR)
PICHON VINCENT (FR)
LESIEUR CYRILLE (FR)
OGE JEAN-CHRISTOPHE (FR)
DORADOUX LAURENT (FR)
Application Number:
PCT/EP2019/050464
Publication Date:
July 16, 2020
Filing Date:
January 09, 2019
Export Citation:
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Assignee:
DELPHI TECH IP LTD (BB)
DELPHI FRANCE SAS (FR)
International Classes:
F02M47/02; F02M63/00
Domestic Patent References:
WO2016062639A12016-04-28
Foreign References:
EP2960485A12015-12-30
DE102011004186A12012-08-16
EP2620632A12013-07-31
DE102016000350A12017-03-02
EP2620632A12013-07-31
Attorney, Agent or Firm:
DELPHI FRANCE SAS (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS :

1. Vanne hydraulique (12) de commande d’un injecteur (10) de carburant, la vanne comprenant un corps (26) pourvu d’un alésage (32) dans lequel est serrée une douille (50) tubulaire, une tige (58) de vanne étant guidée coulissante dans la douille,

la douille (50) s’étendant entre une première extrémité (62) et une deuxième extrémité (64) et étant serrée dans l’alésage dans une première zone de serrage (ZS1) et une seconde zone de serrage (ZS2), lesdites zones étant situées aux extrémités opposées de la douille, lesdites zones étant séparées par un espace annulaire (42) pourvu dans l’alésage et entourant la douille dans lequel, en utilisation, du carburant à haute pression arrive et passe à l’intérieur de la douille par un trou (56) traversant la douille, ledit trou traversant étant agencé au voisinage de la première zone de serrage et,

la tige de vanne s’étendant entre une première extrémité (62) débouchant de la première zone de serrage (ZS1) et une seconde extrémité (64) débouchant de la seconde zone de serrage (ZS2), et étant guidée dans la douille le long d’une zone de guidage (ZG) s’étendant entre la seconde extrémité (54) de la douille et ledit trou traversant,

caractérisée en ce que

ladite zone de guidage comprend une zone de convergence (ZC) de longueur LC dans laquelle, en utilisation, les forces agissant sur la tige tendent à la recentrer dans la douille, cette zone de convergence étant proximale du trou traversant et, une zone de divergence (ZD) de longueur LD dans laquelle les forces agissant sur la tige tendent à la désaxer, cette zone de divergence étant proximale de la seconde extrémité de la douille, les deux zones se rejoignant le long d’une ligne de séparation (M) située dans la seconde zone de serrage ;

en ce que la douille et la tige sont configurées de sorte que le jeu fonctionnel (J) de coulissement défini entre ceux-ci est accru dans la zone de divergence (ZD), ledit accroissement de jeu (J) étant à une distance comprise entre LD/3 et 2LD/3 de ladite ligne de séparation (M) ;

et en ce que le jeu fonctionnel (J) de coulissement défini entre la douille et la tige est également accru dans la zone de convergence (ZC) sous la forme d’une gorge annulaire pourvue dans la tige (58) et/ou la douille (50), positionnée à une distance supérieure à LC/2 de ladite ligne de séparation (M).

2. Vanne hydraulique (12) selon la revendication 1, dans laquelle ladite gorge annulaire pourvue dans la zone de convergence (ZC) est à une distance supérieure ou égale à 3LC/4 de ladite ligne de séparation (M).

3. Vanne hydraulique (12) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle

G accroissement du jeu fonctionnel (J) est réalisé par une diminution de la section de la tige (58) ou/et par une augmentation de la section de la douille (50).

3. Vanne hydraulique (12) selon la revendication 3 dans laquelle la tige (58) ou/et la douille (50) est pourvue d’une gorge annulaire (70) définissant ledit accroissement.

4. Vanne hydraulique (12) selon la revendication 3 dans laquelle la tige et/ou la douille est pourvue d’un épaulement (72) marquant le début dudit accroissement.

5. Vanne hydraulique (12) selon la revendication 3 dans laquelle la tige et/ou la douille est pourvue d’un tronc de cône (76) définissant ledit

accroissement.

6. Injecteur de carburant (10) dans lequel une vanne de contrôle (12) réalisée selon l’une quelconque des revendications précédentes est agencée entre un porte actionneur (16) et une buse d’injection (18).

Description:
VANNE HYDRAULIQUE DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention est relative à une vanne hydraulique et plus particulièrement à la vanne d’un injecteur de carburant diesel.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Dans un injecteur de carburant diesel, les injections sont commandées par une électrovanne qui ouvre ou ferme un canal de fuite permettant ainsi de piloter la pression dans une chambre de contrôle. Ladite électrovanne comprend une tige coulissant dans une douille montée serrée dans un alésage pourvu dans le corps de la vanne, une armature magnétique étant fixée à une extrémité de la tige.

Ledit canal de fuite débouche dans une gorge annulaire entourant la douille limitant le serrage de celle-ci aux zones extrêmes de l’alésage situées de part et d’autre de cete gorge annulaire. De plus la douille est radialement percée de sorte qu’un trou permet à du carburant sous pression de passer de la gorge à l’intérieur de la douille.

Dans la douille, la tige est guidée le long d’une zone de guidage s’étendant entre ledit trou radial et l’extrémité de la douille opposée à l’armature magnétique. Malgré le jeu fonctionnel restreint entre la tige et la douille, en cours d’utilisation le carburant sous pression déforme la douille et la tige et la déplace radialement de sorte que celle-ci se rapproche de la douille voire vienne en contact franc et ainsi empêche le fonctionnement correcte de la vanne et de l’ injecteur.

Le DE 10 2016 000 350 décrit une vanne de commande d'injecteur avec une douille dans laquelle coulisse une tige à une extrémité de laquelle est fixée une armature magnétique. L’extrémité opposée de la tige sort de la douille et glisse dans un socle annulaire espacé axialement de la douille, formant un espace axial d’amenée de carburant. La tige comprend une gorge annulaire qui, à l’état fermé, se trouve dans le socle annulaire : la vanne est fermée. Lorsque l’armature est attirée par le solénoïde, la tige se déplace et la gorge annulaire se positionne dans la l’espace axial, c’est la position d’ouverture. Un canal interne s’étend dans la tige depuis la gorge annulaire jusqu’à la face d’extrémité libre de la tige (à l’opposé de l’armature). En position d’ouverture, le carburant entre donc dans la tige ou niveau de la gorge annulaire qui est dans l’espace axial, et est évacué par la face d’extrémité de la tige.

Le EP 2 620 632 divulgue une vanne de commande d'injecteur comprenant une douille dans laquelle coulisse une tige à une extrémité de laquelle est fixée une armature magnétique. La douille est montée serrée dans un alésage pourvu dans le corps de la vanne. La douille comprend deux paliers d’extrémité en saillie, formant ainsi un espace annulaire avec l’alésage entre deux zones de serrage. Un trou radial est prévu dans la douille pour permettre à du carburant sous pression de passer de l’espace annulaire à l’intérieur de la douille. La tige s’étend sur une partie seulement de la zone dite de guidage s’étendant entre le trou radial et l’extrémité de la douille opposée à l’armature magnétique. La tige comprend sur sa partie de guidage deux gorges annulaires.

RESUME DE L’INVENTION

La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés précédemment en proposant une vanne hydraulique de commande d’un injecteur de carburant, la vanne comprenant un corps pourvu d’un alésage dans lequel est serrée une douille tubulaire, une tige de vanne étant guidée coulissante dans la douille.

La douille s’étend entre une première extrémité et une deuxième extrémité et est serrée dans l’alésage dans une première zone de serrage et une seconde zone de serrage, lesdites zones étant situées aux extrémités opposées de la douille. Lesdites zones sont séparées par un espace annulaire pourvu dans l’alésage et entourant la douille dans lequel, en utilisation, du carburant à haute pression arrive et passe à l’intérieur de la douille par un trou traversant la douille, ledit trou traversant étant agencé au voisinage de la première zone de serrage.

La tige de vanne s’étend entre une première extrémité débouchant de la première zone de serrage et une seconde extrémité débouchant de la seconde zone de serrage, et est guidée dans la douille le long d’une zone de guidage s’étendant entre la seconde extrémité de la douille et ledit trou traversant.

En utilisation, le fluide sous pression déforme la douille et déplace radialement la tige de sorte que ladite zone de guidage comprend une zone de convergence de longueur LC dans laquelle les forces agissant sur la tige tendent à la recentrer dans la douille, cette zone de convergence étant proximale du trou traversant et, une zone de divergence de longueur LD dans laquelle les forces agissant sur la tige tendent à la désaxer, cette zone de divergence étant proximale de la seconde extrémité de la douille. Les deux zones se rejoignant le long d’une ligne de séparation située dans la seconde zone de serrage. La douille et la tige sont configurées de sorte que le jeu fonctionnel de coulissement défini entre ceux- ci est accru dans la zone de divergence, l’accroissement de jeu étant à une distance comprise entre LD/3 et 2LD/3 de ladite ligne de séparation. Une telle mesure constructive permet d’annuler ou d’égaliser les forces dans la zone de divergence. En outre, le jeu fonctionnel de coulissement défini entre la douille et la tige est également accru dans la zone de convergence sous la forme d’une gorge annulaire pourvue dans la tige et/ou la douille.

Cette gorge annulaire pourvue dans la zone de convergence est avantageusement positionnée à une distance supérieure à LC/2 de la ligne de séparation, par exemple dans certaines variantes à une distance supérieure ou égale à 3LC/4.

Ainsi placée, cette gorge annulaire permet de minimiser les frottements liés à la formation d’un dépôt sur la tige, tout en conservant le maximum de force de recentrage.

Par ailleurs, au niveau de la zone de divergence, l’accroissement du jeu fonctionnel est réalisé par une diminution de la section de la tige ou/et par une augmentation de la section de la douille.

Selon un premier mode de réalisation la tige ou/et la douille est pourvue d’une gorge annulaire définissant ledit accroissement.

Selon un deuxième mode de réalisation la tige et/ou la douille est pourvue d’un épaulement marquant le début dudit accroissement.

Selon un troisième mode de réalisation la tige et/ou la douille est pourvue d’un tronc de cône définissant ledit accroissement.

L’invention couvre également un injecteur de carburant dans lequel une vanne de contrôle réalisée selon les lignes précédentes est agencée entre un porte actionneur et une buse d’injection. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemple non limitatif.

La figure 1 (A et B) est une section axiale d’un injecteur de carburant, ainsi qu’un zoom sur la vanne de contrôle de l’injecteur.

La figure 2 (A, B, C, D, E) est une section axiale d’une vanne de contrôle de l’art antérieur, similaire à celle de la figure 1, ainsi que des résultats d’essais et de modélisation.

La figure 3 (A, B, C) présente une modélisation et une vue 3D d’une tige de vanne selon un premier mode de réalisation de l’invention.

La figure 4 (A, B, C) présente une modélisation et une vue 3D d’une tige de vanne selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.

La figure 5 (A, B, C) présente une modélisation et une vue 3D d’une tige de vanne selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

La figure 6 (A, B, C, D, E) présente une modélisation et une vue 3D d’une tige de vanne selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

Un injecteur de carburant 10 faisant parti du système d’injection d’un moteur à combustion interne est représenté en figure 1 A en section axiale selon un axe longitudinal X. L’injecteur 10 comprend une vanne de contrôle 12 maintenue serrée par un écrou d’injecteur 14 entre un porte actionneur 16 et une buse d’injection 18.

L’injecteur comprend un circuit haute pression (HP) 20 et un circuit de retour 22.

Le circuit HP 20 a un canal principal parcourant l’injecteur depuis une bouche d’entrée jusqu’à des trous d’injection et, une branche de dérivation permettant l’alimentation d’une chambre de contrôle 24. Dans ledit canal principal est agencé une restriction de passage, connue sous son acronyme anglais NPO, créant une chute de pression entre l’amont et l’aval, la branche de dérivation s’étendant depuis l’amont du NPO vers la chambre de contrôle 24. Le circuit de retour 22 repart de ladite chambre de contrôle 24 pour s’étendre jusqu’à une bouche de sortie. Dans ce circuit de retour 24 sont arrangées une autre restriction, connue sous l’acronyme anglais SPO, et la vanne de contrôle 12 qui ouvre ou ferme ledit circuit. Lorsque celui-ci est fermé, la pression dans la chambre de contrôle augmente repoussant une aiguille dans une position empêchant l’injection de carburant et, lorsque la vanne 12 ouvre le circuit de retour 22 le carburant sous pression peut s’échapper de la chambre de contrôle dans laquelle la pression chute permettant à l’aiguille de se déplacer vers une position d’injection du carburant.

La vanne de contrôle 12, plus facilement détaillée par les figures IB et

2 A comprend un corps cylindrique 26 s’étendant selon l’axe longitudinal X entre une première face 28 transverse, ou face supérieure, agencée contre le porte injecteur et, une seconde face 30 transverse, ou face inférieure, agencée contre la buse d’injection, le circuit HP 20 s’étendant dans une zone excentrée du corps 26 et comprenant le NPO arrangé au voisinage de la face inférieure 30.

Le circuit de retour 22 comprend un alésage hydraulique 32 s’étendant selon l’axe longitudinal X depuis un fond aveugle 34, proche de la face inférieure 30, jusqu’à une ouverture 36 située au centre du fond 38 d’un évidement 40 s’ouvrant plus largement dans la face supérieure 28. De plus une gorge annulaire 42 entourant ledit alésage 32 est pourvu dans le corps, la gorge 42 séparant une première zone de serrage ZS1 située entre la gorge 42 et l’ouverture 36 et, une seconde zone de serrage ZS2 située de l’autre côté de la gorge, au fond de l’alésage, entre la gorge 42 et une limite inférieure 48 située avant ledit fond aveugle 34.

Dans la face inférieure 30 du corps s’ouvre un hémisphère creux en liaison direct avec la chambre de contrôle 24 et duquel part un canal restreint formant le SPO qui rejoint un canal de retour s’étendant en biais dans le corps depuis une extrémité inférieure bouchée jusqu’à la gorge 42 entourant l’alésage 32.

Dans l’alésage 32 est insérée une douille 50 ayant une paroi tubulaire cylindrique maintenue serrée dans les deux zones de serrage ZS1, ZS2, la gorge 42 définissant alors un espace annulaire entourant la douille, espace dans lequel débouche ledit canal de retour. La douille 50 s’étend dans l’alésage depuis une première extrémité 52 affleurant avec le fond 38 de l’évidement jusqu’à une seconde extrémité 54 située au niveau de la limite inférieure 48 de la seconde zone de serrage. De plus, la douille est pourvue de trous 56 traversant la paroi et créant une liaison fluidique permanente entre l’espace annulaire de la gorge et l’intérieur de la douille.

La vanne 12 comprend de plus un ensemble tige-armature comprenant une tige 58 globalement cylindrique insérée et sertie au centre d’une armature magnétique 60 en forme de disque. La tige 58 est montée glissante dans la douille 50 et s’étend depuis une première extrémité 62 émergeant dans l’évidement et à laquelle est fixée l’armature magnétique 60 jusqu’à une seconde extrémité 64 affleurant avec la seconde extrémité 54 de la douille.

La tige 58 est guidée contre la face intérieure de la douille le long d’une zone de guidage ZG située vers le fond de l’alésage entre l’ouverture des trous traversant 56 et la seconde extrémité 54 de la douille. Au niveau de l’ouverture dans l’évidemment, la tige 58 et la douille 50 coopèrent pour définir un siège hydraulique 68 et, entre ce siège 68 et la zone de guidage ZG, dans la partie faisant face aux trous traversant 56, la tige 58 est amincie.

Le fonctionnement de l’injecteur 10 est maintenant résumé en deux étapes clés :

Etape 1 Une bobine agencée dans le porte actionneur 16 n’est pas alimentée et, un ressort de vanne agencé au cœur de la bobine repousse la tige 58 en position fermée du siège 68 et obture le circuit de retour 22. Le carburant HP entre dans la chambre de contrôle où la pression augmente repoussant l’aiguille vers une position empêchant l’injection de carburant.

Etape 2 La bobine est alimentée et génère un champ magnétique qui attire et déplace l’armature 60 et par là même ouvre le siège 68. Le carburant peut alors sortir de la chambre de contrôle en passant successivement par l’hémisphère creux, le SPO, le canal de retour, la gorge 42, le (ou les) trou 56 pour sortir par le siège 68 dans l’évidement 40 avant de s’écouler dans le circuit de retour jusque vers une bouche de sortie.

Toute les figures du type de la figure 2B, 2C illustrent un cas particuliers de vanne dont la zone de guidage mesure 3 mm de long. Cette vanne est représentative et les enseignements peuvent être appliqués à d’autres vannes ayant d’autres dimensions.

La figure 2B est un graphe de la zone de guidage ZG repérée en abscisse depuis une origine « 0 » située au voisinage de trous 56 jusqu’à une fin de zone ZG « 3 mm » située au niveau de la seconde extrémité 54 de la douille. En ordonnée sont reportés le profil de la tige 58 et, le profil conique de la face intérieure 51 de la douille. Ainsi le jeu fonctionnel radial J de guidage entre la tige et la douille diminue régulièrement. La figure 2B représente la situation hors pression.

En cours d’utilisation, alors que les deux étapes ci-dessus indiquées se succèdent et se répètent à haute fréquence du carburant à haute pression déforme la douille et la tige et, déplace radialement la tige.

La figure 2C illustre selon les mêmes abscisses et ordonnées ces déformés en cours de fonctionnement. Le jeu fonctionnel J passe par un minimum repéré par une ligne M aux alentours de l’abscisse 2 mm, ce minimum séparant une zone de convergence ZC située entre l’origine et ce jeu minimum et une zone de divergence ZD située au-delà entre ce minimum M et la fin de zone.

La figure 2D est une modélisation de la tige en cour d’utilisation, déformée par la pression du carburant mais également radialement déplacée, une arête de la tige se trouvant donc plus proche de la face interne de la douille que l’arête diamétralement opposée. Dans la modélisation de la figure 2D le déplacement radial se fait dans le sens indiqué par la flèche L de sorte que l’arête supérieure AS (dans le sens de la figure) est plus proche de la douille que l’arête inférieure AI opposée. Cette déformation-et-déplacement de la tige engendre une répartition inégale des pressions le long mais également autour de la tige, lesdites pressions générant sur la tige des forces radiales non-axisymétrique engendrant un couple tendant à déformer la tige. De l’origine (à gauche sur la figure 2D) au bout de la tige (à droite) la pression subit par la tige diminue constamment, les zones extrêmes étant toutes deux sombres.

Ainsi on observe que, dans la zone de convergence ZC, la zone la plus sombre (forte pression) est plus grande sur l’arête supérieure AS que sur l’arête inférieure AI, cette différence de taille des zones de fortes pressions résultant en des forces qui tendent à repousser la tige de la douille et donc à recentrer cette zone de convergence ZC dans la douille.

Par contre, dans la zone de divergence ZD, la zone sombre est plus grande (cette fois la zone sombre indique une zone de faible pression) sur l’arête supérieur AS que sur l’arête inférieure AI, cette différence de taille des zones de faibles pressions résultant en des forces qui tendent à décentrer cette zone de divergence ZD en l’approchant de la douille.

Les forces contraires appliquées à la tige créent un couple déformant la tige ou la déplaçant de sorte qu’elle se mette en biais.

La figure 2E illustre sur un graphe ayant la même abscisse de 0 à 3mm la variation des pressions P, mesurées en bar en ordonnée. Les courbes de l’arête supérieure AS et de l’arête inférieure AI évoluant d’une forte valeur égale à l’origine jusqu’à s’annuler ensemble en fin de zone ZG, mais entre ces points extrêmes les courbes se séparent de sorte que, sur l’arête supérieure AS, la pression est supérieure dans la zone de convergence ZC et est inférieure dans la zone de divergence ZD ce qui engendre ces forces de recentrage ou de désaxage.

Dans le but de réduire, voire d’annuler ou d’égaliser les forces dans la zone de divergence ZD le jeu fonctionnel J est augmenté artificiellement dans la zone de divergence ZD.

Selon un premier mode de réalisation représenté et analysé en figure 3

(A, B, C), cette augmentation de jeu fonctionnel J est réalisée au moyen d’une gorge annulaire 70 réalisée dans la zone de divergence ZD de la tige. En éloignant artificiellement l’arête supérieure AS de la douille dans une partie de la tige où les pressions sont déjà faibles, les faces de la tige et de la douille se trouvent trop éloignées les unes des autres et les pressions n’engendrent plus de forces remarquables. Ne demeurent sur la tige 58 que les forces dans la zone de convergence ZC qui tendent à recentrer la tige et donc à s’équilibrer entre les arêtes opposées. Une vue isométrique de la tige et armature est présentée en figure 3C permettant de voir cette gorge 70 en bout de tige.

Plusieurs essais et modélisations ont été menés qui ont démontrés que l’endroit optimal pour placer la gorge et donc cette augmentation du jeu fonctionnel J est à une distance de LD/2 de la limite M marquant la limite entre les zones de convergences ZC et de divergence ZD, LD étant la longueur de la zone de divergence ZD soit environ 1 mm dans l’exemple choisi. Ces essais et modélisations ont montrés qu’un résultat acceptable était obtenu si la gorge 70 se trouvait à une distance de la limite M comprise entre LD/3, soit un peu plus près de la limite M, et 2LD/3, un peu plus loin. Au-delà de cette zone [LD/3 - 2LD/3] l’effet recherché d’annulation des forces de décentrage n’est pas obtenu.

Le graphe de la figure 3B indique clairement que dans la zone de divergence ZD les forces se compensent et s’équilibrent formant un palier puis diminuant jusqu’à s’annuler.

Un second mode de réalisation est représenté et analysé en figure 4 (A, B, C), l’augmentation de jeu fonctionnel J étant réalisée en diminuant nettement le diamètre du bout de la tige 58 depuis un épaulement 72 située, comme dans le premier mode de réalisation à une distance de la limite M comprise entre LD/3 et 2LD/3, la partie 74 finale de la tige située au-delà de cet épaulement 72 se trouvant trop éloignée de la douille pour être influencée de manière significative par les différences de pression.

Le graphe de la figure 4B indique clairement que dans la zone de divergence ZD les forces s’équilibrent et diminuent jusqu’à s’annuler plus rapidement que dans le cas de la gorge de la figure 3. Une vue isométrique de la tige et armature est présentée en figure 4C permettant de voir l’ épaulement 72 et le diamètre étagé de la partie 74 en bout de tige.

Un troisième mode de réalisation est représenté et analysé en figure 5 (A, B, C), l’augmentation de jeu fonctionnel J étant réalisée en diminuant

progressivement le diamètre du bout de la tige 58 en réalisant une fin conique 76 dont la section la plus large de raccordement avec le reste de la tige est située, juste au niveau de la limite M de sorte que l’augmentation du jeu fonctionnel ne devient significatif qu’à distance de ladite limite M entre LD/3 et 2LD/3, la surface de la partie conique 76 finale se trouvant trop éloignée de la douille pour être influencée de manière significative par les différences de pression.

Le graphe de la figure 5B indique clairement que dans la zone de divergence ZD les forces s’annulent dès le début de la zone ZD. Une vue isométrique de la tige et armature est présentée en figure 5C permettant de voir la partie conique 76 en bout de tige. Il a été remarqué que pour un bon alignement de la tige, il est avantageux de modifier également la configuration de la zone de convergence. Deux cas de figure sont décrits ci-dessous : ils concernent la compensation du désaxage lié à la force mécanique du ressort (variante 1) ; et à l’apparition d’un dépôt (variante 2).

Variante 1

Un quatrième mode de réalisation de l’invention est présenté en figure 6 (A à E) et dans lequel la tige 58 pourvue à sa seconde extrémité 64 d’un diamètre étagé 74 réduit, similaire au second mode de réalisation précédemment présenté et représenté en figure 4, est de plus pourvu dans la zone de convergence ZC d’une gorge annulaire 78.

Les forces appliquées à la tige ne sont pas exclusivement dues aux différences de pression dans le jeu fonctionnel J entre des arêtes opposées AS, AI. Le ressort de vanne, par exemple, qui est comprimé au cœur de la bobine et qui pousse en permanence la tige vers la position fermée du siège 68, ne pousse pas exactement selon l’axe longitudinal X. Le sens et l’intensité du désaxage de la force de poussée varie en cours de fonctionnement. Alors que les deux étapes 1 et 2 précédemment présentées se succèdent et se répètent le ressort se comprime et de détend à haute fréquence ce qui fait varier la direction de la force qu’il applique à la tige et celle-ci a tendance à se mettre de biais dans la douille. Il est alors apparu que les forces générées dans la zone de convergence ZC s’inversaient et, plutôt que de créer un couple de force centrage/décentrage entre les zones ZC,

ZD, la tige se trouvait uniquement soumise à l’influence de forces divergentes qui tendaient à plaquer la tige contre la douille et alors à bloquer le fonctionnement de la vanne 12. Dans ce sens, l’agencement de la gorge annulaire 78 dans la zone de convergence ZC, proche de la ligne M, a pour effet d’éloigner la tige de la paroi de la douille et donc d’égaliser les pressions autour de la tige et donc les forces appliquées à celle-ci.

Cette égalisation des pressions et des forces est clairement montrée par la figure 6A où les différentes pressions sont repérées indiquées par des zones grisées symétriques d’égale largeur au niveau de l’arête supérieure AS et au niveau de l’arrête inférieure AI. Cela se traduit également sur le graphe des pressions en figure 6B où les courbes représentatives des pressions sur les arêtes opposées AS, AI, sont quasiment confondues résultant en des forces radiales nulles.

Pour contrer cet effet, plusieurs essais et modélisations ont été menés qui ont démontré que l’endroit optimal pour placer la gorge 78 et donc cette augmentation du jeu fonctionnel J dans la zone de convergence ZC est à une distance de LC/3 de la limite M marquant la limite entre les zones de

convergences ZC et de divergence ZD, LC étant la longueur de la zone de convergence ZC.

Dans l’exemple présenté la longueur LC est environ de 2 mm et donc LC/3 est une distance d’environ 0,66 mm. Ces essais et modélisations ont également montrés qu’un résultat acceptable était obtenu si la gorge 78 se trouvait à une distance de la limite M comprise entre LC/4, soit un peu plus près de la limite M, et LC/2, un peu plus loin. Au-delà de cette zone [LC/4 - LC/2] l’effet recherché d’annulation des forces de décentrage n’est pas obtenu.

Les figures 6C et 6D présentent les profils de la douille et de la tige selon le quatrième mode de réalisation hors toute pression (6C) et sous pression (6D). Sous pression, la douille et la tige se déforment toujours mais restent toujours à distance l’une de l’autre.

Variante 2

Des essais ont montré qu’une autre problématique de l’alignement de la tige 58 de vanne dans la douille 50 est liée à la formation d’un dépôt sur la tige de valve. Ce dépôt est dû à la dégradation du carburant liée à la température et/ou à différents types d’additifs dans le carburant diesel. Le dépôt, généralement visqueux, génère un frottement proportionnel à un coefficient de frottement, à la section de la tige 58 et à la longueur de la zone de guidage (LC+LD).

Dans ce contexte, il est apparu avantageux de positionner une gorge annulaire (du type de la gorge annulaire 78 de la Fig.6A) dans la zone de convergence ZC, dans la région où la différence de champs de pressions entre les deux côtés de la tige 58 (entre les deux arêtes AI et AS) est faible. Ainsi, la gorge annulaire est placée à une distance supérieure à LC/2 de la ligne de séparation (M). Une telle gorge annulaire a pour effet de minimiser les frottements et tout en conservant le maximum de force de recentrage. Selon les configurations, une position particulièrement souhaitable de la gorge est supérieure ou égale à 3LC/4.

Les deux effets présentés aux variantes 1 et 2 peuvent coexister, mais il a été observé en pratique que la problématique du dépôt est prépondérante. Il est donc souhaitable de compenser l’effet de ce dépôt de manière prioritaire. Ainsi on aura plus particulièrement une tige de valve qui comprend, dans la zone de guidage, deux accroissements de jeu fonctionnel :

- un accroissement de jeu dans la zone de divergence, sous la forme d’une gorge ou autres types de configuration présentés ci-dessus; et

- une gorge annulaire dans la zone de convergence, à une distance supérieure à LC/2 (conformément à la variante 2).

On comprendra toutefois que selon le type d’effet à contrer, la gorge annulaire dans la zone de convergence est placée selon les indications de la variante 1 ou de la variante 2. On peut encore envisager une combinaison des deux gorges variantes 1 et 2) dans la zone de convergence.

Reste à noter que plusieurs alternatives aux modes de réalisation présentés ne sont pas représentés bien que faisant partie de l’invention.

Ainsi les arrangements symétriques dans lequel la gorge 70 du premier mode, ou l’épaulement 72 et le diamètre étagé 74 du deuxième mode ou la partie conique 76 du troisième mode, est réalisé dans la douille, et non plus dans la tige, a un effet similaire d’augmentation du jeu fonctionnel J et d’égalisation des forces radiales dans la zone de divergence ZD. La combinaison des modes de réalisation est également possible, dans lesquels une partie de l’augmentation du jeu J est réalisée dans la tige via une gorge, un cône ou un diamètre étagé et, une partie complémentaire est réalisée, en face, dans la douille via une autre gorge, un autre cône ou un autre diamètre étagé, une gorge pouvant faire face à une autre gorge ou à un cône ou à un diamètre étagé.

Il en va de même pour le quatrième mode de réalisation, des résultats similaires peuvent être ateint en remplaçant la gorge 78 dans la tige par une gorge symétrique réalisée dans la douille voire, combiner une gorge dans la tige faisant face à une gorge dans la douille.

Les figures 6C et 6D donnent également des dimensions, à relever à titre d’exemple, pour la vanne présentée dans laquelle la zone de convergence ZC a une longueur LC de 2 mm et, la zone de divergence ZD a une longueur LD de 1mm.

Dans la zone de convergence, la gorge 78 a une largeur de 0,5mm et est à 0,5mm, soit LC/4 de la limite M et, dans la zone de divergence ZC l’épaulement 72 étant à 0,5 mm de la limite M, soit LD/2.

La figure 6E présente une vue isométrique de l’ensemble armature et tige réalisé selon le quatrième mode de réalisation.

REFERENCES

X axe longitudinal

NPO restriction

SPO restriction

J jeu fonctionnel

ZS 1 première zone de serrage

ZS2 seconde zone de serrage

ZG zone de guidage

ZC zone convergente

ZD zone divergente

M ligne de séparation

AS arête de la tige

AI arête de la tige

P pression

10 injecteur

12 vanne de contrôle

14 écrou d'injecteur

16 porte actionneur

18 buse d'injection

20 circuit HP

22 circuit de retour

24 chambre de contrôle

26 corps de vanne

28 première face - face supérieure 30 seconde face - face inférieure

32 alésage

34 fond aveugle

36 ouverture

38 fond de l'évidement

40 évidement

42 gorge

48 limite inférieure de la seconde zone de serrage 50 douille

51 face intérieure de la douille

52 première extrémité de la douille

54 seconde extrémité de la douille

56 trou

58 tige

60 armature

62 première extrémité de la tige

64 seconde extrémité de la tige

68 siège

70 gorge

72 épaulement

74 diamètre étagé

76 partie conique

78 gorge