FR2815085A1 - Structure perfectionnee d'injecteur de carburant destinee a eviter l'injection d'une quantite excessive de carburant - Google Patents

Abstract

Cet injecteur comporte un boîtier contenant une soupape de commande (5), permettant de déplacer une aiguille pour l'émission d'un jet de carburant, un piston de grand diamètre (2) glissant dans le boîtier, un piston de faible diamètre (4) glissant dans le boîtier pour déplacer la soupape, une chambre d'amplification de déplacement (3) remplie d'un fluide auquel sont soumis les pistons et transmet en l'amplifiant un déplacement du piston de grand diamètre au piston de faible diamètre, un actionneur (1) déplaçant le piston (2) et un dispositif d'arrêt (8) limitant le déplacement du piston (4) en direction de la chambre.Application notamment aux moteurs à combustion interne.

Description

STRUCTURE PERFECTIONNÉE D'INJECTEUR DE CARBURANT DESTINÉE A

ÉVITER L'INJECTION D'UNE QUANTITÉ EXCESSIVE DE CARBURANT

La présente invention concerne d'une manière

générale un injecteur de carburant pour des moteurs à com-

bustion interne, et plus particulièrement une structure

perfectionnée d'un injecteur de carburant conçu pour sup-

primer des vibrations indésirables du piston d'actionnement de l'aiguille d'injecteur pour éviter l'injection d'une

quantité excessive de carburant.

Des injecteurs hydrauliques de carburant équipés d'un actionneur piézoélectrique de soupape sont utilisés dans des moteurs diesel à combustion interne de véhicules automobiles. Un tel injecteur de carburant comprend un piston de grand diamètre déplacé par la dilatation et la contraction de l'actionneur piézoélectrique de soupape, une chambre de pression remplie par un fluide hydraulique, et un piston de faible diamètre, qui sont disposés en étant alignés entre eux. Le déplacement du piston de grand diamètre a pour effet que le fluide hydraulique présent dans la chambre de pression modifie la pression qui déplace le piston de faible diamètre. Le piston de faible diamètre

actionne ensuite une soupape de commande.

Lorsqu'il est nécessaire de délivrer un jet ou

une pulvérisation de carburant, l'actionneur piézoélec-

trique à soupape est activé et se déploie pour augmenter la pression hydraulique dans la chambre de pression, par l'intermédiaire du piston de grand diamètre. Ceci a pour effet que le déploiement de l'actionneur piézoélectrique de soupape est amplifié hydrauliquement et est transmis au piston de faible diamètre. Le piston de faible diamètre descend alors et ouvre la soupape de commande. Lorsque la soupape de commande est ouverte, ceci entraîne une baisse de la pression dans une chambre de pression arrière, en

soulevant de ce fait une aiguille d'injecteur pour déclen-

cher l'injection de carburant. La contraction de l'action-

neur de soupape piézoélectrique provoque un soulèvement du piston de faible diamètre, ce qui ferme la soupape de com-

mande en arrêtant l'injection de carburant.

Le type indiqué précédemment d'injecteur de car-

burant présente cependant l'inconvénient consistant en ce

que pendant la contraction de l'actionneur de soupape pié-

zoélectrique, la soupape de commande peut être réouverte et injecter un excès de carburant dans le moteur, ce qui est indésirable. C'est pourquoi le piston de faible diamètre exécute un dépassement de course sous l'effet de son inertie, lorsqu'il se soulève, puis descend, à titre de réaction, pour ouvrir à nouveau la soupape de commande. Le piston de faible diamètre est exposé, au niveau de son extrémité, à la chambre de pression et en général continue à osciller pendant un intervalle de temps relativement long. L'amplitude de l'oscillation augmente et diminue

cycliquement en fonction de la largeur du signal impul-

sionnel d'excitation de l'actionneur, qui est introduit par l'actionneur de soupape piézoélectrique, ce qui conduit à une modification de la quantité de carburant injectée dans le moteur. De façon spécifique, la quantité de carburant injectée, qui est modifiée proportionnellement à la largeur du signal impulsionnel d'excitation de l'actionneur, varie de façon indésirable sous l'effet de l'oscillation du

piston de faible diamètre.

C'est pourquoi un but principal de l'invention

est d'éviter les inconvénients de l'art antérieur.

Un autre but de l'invention est de fournir une structure perfectionnée d'un injecteur de carburant qui est conçu de manière à réduire des vibrations indésirables d'un piston d'actionnement de l'aiguille d'injecteur de manière

à éviter l'injection d'une quantité excessive de carburant.

Selon un aspect de l'invention, il est prévu un injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier, une soupape de commande disposée de manière à être déplaçable à l'intérieur du boîtier pour déplacer une aiguille pour émettre un jet de carburant, un piston de grand diamètre disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur du boîtier, un piston de faible diamètre disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur du boîtier de manière à déplacer la soupape de commande,

une chambre d'amplification de déplacement, rem-

plie par un fluide auquel sont exposés le piston de grand diamètre et le piston de faible diamètre, la chambre d'amplification de déplacement travaillant de manière à amplifier et à transmettre un déplacement du piston de grand diamètre au piston de faible diamètre, un actionneur travaillant pour déplacer le piston de grand diamètre, et un dispositif d'arrêt limitant le déplacement du piston de faible diamètre en direction de la chambre

d'amplification de déplacement.

Dans le mode de réalisation préféré de l'inven-

tion, l'injecteur comporte en outre un amortisseur disposé à l'intérieur de la chambre d'amplification de déplacement

pour atténuer des vibrations du piston de faible diamètre.

L'amortisseur est constitué par un trou formé dans une plaque annulaire fixée ou montée de manière à

pouvoir glisser dans la chambre d'amplification de dépla-

cement.

Dans le boîtier sont formées une première chambre cylindrique, dans laquelle le piston de grand diamètre est disposé, et une seconde chambre cylindrique, dans laquelle le piston de faible diamètre est disposé, et la première chambre cylindrique communique avec la seconde chambre cylindrique par l'intermédiaire de la chambre

d'amplification de déplacement, la seconde chambre cylin-

drique s'étendant d'une manière excentrée par rapport à un axe central longitudinal de la première chambre cylindrique de manière à définir, au niveau d'une jonction entre les première et seconde chambres cylindriques, une surface, qui est exposée à la seconde chambre cylindrique et agit en

tant que dispositif d'arrêt.

Conformément au second aspect de l'invention, il est prévu un injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier, une soupape de commande disposée de manière à être déplaçable à l'intérieur du boîtier pour déplacer une aiguille pour émettre un jet de carburant, un piston de grand diamètre disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur du boîtier, un piston de faible diamètre disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur du boîtier de manière à déplacer la soupape de commande,

une chambre d'amplification de déplacement, rem-

plie par un fluide auquel sont exposés le piston de grand diamètre et le piston de faible diamètre, la chambre d'amplification de déplacement travaillant de manière à amplifier et à transmettre un déplacement du piston de grand diamètre au piston de faible diamètre, le piston de faible diamètre étant disposé coaxialement à la soupape de

commande d'un côté de la chambre d'amplification de dépla-

cement, un actionneur travaillant de manière à déplacer le piston de grand diamètre, une première chambre cylindrique formée dans le boîtier et à l'intérieur de laquelle est disposé le piston de grand diamètre, une seconde chambre cylindrique formée dans le boîtier et à l'intérieur de laquelle est disposé le piston

de faible diamètre, la seconde chambre cylindrique commu-

niquant avec la première chambre cylindrique par l'intermé-

diaire de la chambre d'amplification de déplacement, et un axe central longitudinal de la seconde chambre cylindrique s'étendant d'une manière excentrée par rapport à un axe

central longitudinal de la première chambre cylindrique.

Dans le mode de réalisation préféré de l'inven-

tion, l'actionneur est constitué par un dispositif piézo-

électrique et un dispositif magnétostrictif, la soupape de commande étant déplacée pour régler la pression du fluide

dans une chambre de pression arrière, à laquelle est expo-

sée une extrémité de l'aiguille pour l'ouverture d'un trou de pulvérisation, le piston de grand diamètre étant disposé coaxialement à l'actionneur d'un côté de la chambre

d'amplification de déplacement, le piston de faible dia-

mètre étant disposé coaxialement à la soupape de commande

sur l'autre côté de la chambre d'amplification de déplace-

ment. L'axe central longitudinal de la seconde chambre cylindrique est décalé d'une distance e par rapport à l'axe central longitudinal de la première chambre cylindrique, la distance e satisfaisant à la relation 2e > D - d, D étant le diamètre du piston de grand diamètre et d étant le

diamètre du piston de petit diamètre.

Conformément au troisième aspect de l'invention, il est prévu un injecteur de carburant, caractérisé en ce que l'axe central longitudinal de la seconde chambre cylindrique s'étend d'une manière excentrique par rapport à

l'axe central longitudinal de la première chambre cylin-

drique de manière à définir, au niveau d'une jonction des première et seconde chambres cylindriques, une surface, qui est exposée à la seconde chambre cylindrique et agit en tant que dispositif d'arrêt limitant le déplacement du piston de faible diamètre en direction de la chambre

d'amplification de déplacement.

Dans le mode de réalisation préféré de l'inven-

tion, le boîtier est formé un passage à haute pression, par lequel le carburant est envoyé au trou de pulvérisation, le passage à haute pression possédant un axe central longitudinal qui s'étend perpendiculairement à une droite commune, perpendiculairement à laquelle s'étendent les axes centraux longitudinaux du actionneur et de l'aiguille d'injecteur. D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale qui représente un injecteur de carburant selon la première forme de réalisation de l'invention;

- la figure 2 représente une vue en coupe par-

tielle à plus grande échelle, qui montre une structure interne de l'injecteur de carburant de la figure 1; - la figure 3(a) est une vue en coupe partielle

qui montre une soupape antiretour disposée dans une cham-

bre, dans laquelle est disposé un piston de grand diamètre; - la figure 3(b) est une vue en perspective qui représente une plaque annulaire fonctionnant en tant que dispositif d'arrêt limitant le déplacement d'un piston de faible diamètre; - la figure 4 est un graphique qui représente des relations entre la quantité de carburant injectée et la largeur d'un signal impulsionnel appliqué à un actionneur piézoélectrique dans des cas o la plaque annulaire de la figure 3(b) est utilisée et non réutilisée; la figure 5(a) est une vue en coupe partielle à plus grande échelle, qui représente une structure interne d'un injecteur de carburant conformément à la seconde forme de réalisation de l'invention; - la figure 5(b) est une vue qui représente un chevauchement de chambres cylindriques excentriques, à l'intérieur desquelles sont disposés un piston de grand diamètre et un piston de faible diamètre; - la figure 6(a) est une vue en coupe partielle qui représente une soupape antiretour dans le cas o une

quantité suffisante de carburant est stockée dans une cham-

bre d'amplification de déplacement; - la figure 6(b) est une vue en coupe partielle qui représente une soupape antiretour dans le cas o une quantité insuffisante de carburant est mémorisée dans une chambre d'amplification de déplacement; - la figure 7(a) est une vue partiellement en coupe à plus grande échelle, qui représente une structure interne d'un injecteur de carburant conformément à la troisième forme de réalisation de l'invention; - la figure 7(b) est une vue qui représente un chevauchement de chambres cylindriques excentriques, dans lesquelles sont disposés un piston de grand diamètre et n piston de faible diamètre;

- la figure 8 est une vue en coupe, qui repré-

sente un injecteur de carburant monté dans un bloc moteur; et - la figure 9 est une vue en plan, considérée suivant la ligne A-A sur la figure 8, qui représente un dispositif de serrage qui retient un injecteur de carburant

dans un bloc moteur.

En se référant aux dessins, sur lesquels les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes parties sur l'ensemble des vues, en particulier la figure 1, on y voit

représenté un injecteur de carburant 100 selon l'invention.

Dans la description qui va suivre, on se référera à titre

d'exemple à un système d'injection de carburant à rail commun, dans lequel l'injecteur de carburant 100 est prévu pour chaque cylindre d'un moteur diesel. Le système d'injection usuel à rail commun inclut un rail commun, dans lequel s'accumule du carburant délivré par un réservoir de carburant placé à une pression élevée par une pompe

d'entraînement du carburant installée dans le moteur.

Lorsqu'il est nécessaire d'injecter le carburant dans le moteur, le carburant stocké dans le rail commun sous une

pression élevée est envoyé aux injecteurs de carburant 100.

L'injecteur de carburant 100 comprend, comme cela est représenté sur la figure 1, un boîtier d'injecteur cylindrique creux 110, dans lequel un actionneur piézoélectrique est disposé de façon amovible, des plaques annulaires 120, 130, dans lesquelles des passages pour fluide sont formés, un corps d'injecteur 140, et un

dispositif de retenue 150 dans lequel les plaques annu-

laires 120 et 130 et le corps d'injecteur 140 sont dispo-

sées d'une manière étanche aux liquides. Le boîtier 110 de l'injecteur contient un passage 62 pour le carburant à haute pression, qui s'étend dans la direction longitudinale du boîtier 110 de l'injecteur et communique avec le rail commun par l'intermédiaire d'une canalisation d'amenée de carburant 63. Une canalisation d'évacuation de carburant 65 est installée dans une partie supérieure du boîtier 110 de l'injecteur à l'opposé de la canalisation d'amenée de carburant 63. Le carburant, qui pénètre dans un passage d'évacuation 64, est évacué depuis la canalisation de sortie de carburant 65 en direction du réservoir de carburant. Le boîtier 110 de l'injecteur est formé d'un cylindre creux qui possède un trou longitudinal ou une chambre longitudinale 12 formé d'une manière excentré par rapport à l'axe central longitudinal du boîtier 110 de

l'injecteur. La chambre longitudinale 12 s'étend parallè-

lement au passage 62 du carburant à haute pression. Le

passage d'évacuation 64 s'étend vers le bas dans un inter-

stice présent entre une paroi intérieure de la chambre

longitudinale 12 et l'actionneur piézoélectrique 1.

L'actionneur piézoélectrique 1 est constitué essentielle-

ment par un boîtier cylindrique métallique creux à paroi

mince 11, un dispositif piézoélectrique stratifié (égale-

ment désigné comme étant un empilage piézoélectrique) 12, une tige 13, une tête en forme de disque 14 et un soufflet 15. La tête en forme de disque 14 est couplée à la tige 13 de manière à pouvoir glisser. Le soufflet 15 s'étend à partir d'une extrémité inférieure du boîtier 11 pour recouvrir la tige 13 et être raccordé à la périphérie de la tête en forme de disque 14. Le déplacement vertical de la tige 13 a pour effet de dilater ou de contracter le soufflet 15, ce qui permet de déplacer verticalement la tête en forme de disque 14. Le soufflet 15 applique une

précontrainte au dispositif piézoélectrique 12.

Le dispositif piézoélectrique 12 est couplé électriquement à des fils 16a et 16b d'un connecteur 16 installé sur une extrémité de support du boîtier 11. Le dispositif piézoélectrique 12 est isolé électriquement par rapport au boîtier 11 par un isolant (non représenté) et

est retenu par un écrou de retenue 17 monté dans l'extré-

mité supérieure du boîtier 11. Une cale annulaire 19 est disposée entre une bride de raccord 18 du connecteur 16 et un épaulement formé sur une paroi intérieure supérieure de la chambre longitudinale 61 de manière à fermer de façon étanche un interstice présent sur le connecteur 16 et la chambre longitudinale 61. La cale 19 sert également d'entretoise pour ajuster la position verticale de

l'actionneur piézoélectrique 1 dans la chambre longitudi-

nale 61 pour régler de façon fine les caractéristiques d'injection de l'injecteur de carburant 100 (par exemple la

quantité de carburant devant être pulvérisée).

La tête en forme de disque 14 de l'actionneur piézoélectrique 1 est raccordée, comme cela est clairement visible sur la figure 2, à un piston de grand diamètre 2 O10 par l'intermédiaire d'une tige 21. Dans le boîtier 110 de

l'injecteur est également disposé un piston de faible dia-

mètre 4, qui est couplé à la tige 21 par l'intermédiaire d'une chambre d'amplification de déplacement 3 disposée d'une manière alignée. Le piston de faible diamètre 4 tra- vaille de manière à déplacer un élément 51 d'une soupape à trois voies. Le piston de grand diamètre 2 et le piston de

faible diamètre 4 sont disposés de manière à pouvoir glis-

ser dans des chambres longitudinales de grand diamètre et de faible diamètre, qui sont formées dans un cylindre 66 monté dans le boîtier 110 de l'injecteur et orientés de manière à être alignés entre eux à travers la chambre

d'amplification de déplacement 3 remplie par le carburant.

La chambre 3 d'amplification de déplacement travaille de manière à transmettre le déplacement longitudinal du piston de grand diamètre 2 au piston de faible diamètre 4. De façon spécifique, la course du piston de grand diamètre 4

(c'est-à-dire le déplacement vertical du dispositif piézo-

électrique 12), est amplifiée par le carburant situé dans la chambre d'amplification de déplacement 3 en fonction des différences de diamètre entre le piston de grand diamètre 4 et le piston de faible diamètre 2, et est transférée au piston de faible diamètre 2. On notera que la soupape à trois voies 51 possède une structure connue et que l'on

n'en donnera pas ici une description détaillée.

Une soupape antiretour 22 est disposée au-dessous du piston de grand diamètre 2. Comme cela est clairement représenté sur la figure 3(a), la soupape antiretour 22 est constituée par un plateau de soupape 24, un ressort conique 25 et un dispositif de retenue annulaire 26. Le plateau de soupape 24 agit de manière à ouvrir ou fermer un passage à faible pression 23, formé dans le piston de grand diamètre 2 et conduisant à un passage à basse pression 23 formé dans le piston de grand diamètre 2 et aboutissant à un passage d'évacuation 64 et est repoussée par le ressort conique 25 l1 à tout moment contre l'extrémité du piston de grand diamètre 2. Le dispositif de retenue 26 possède une forme de coupelle et est fixé, au niveau de sa périphérie, à la périphérie de l'extrémité du piston de grand diamètre 2. Au centre du dispositif de retenue 26 est formé un trou 27 qui établit une communication entre une chambre située dans le dispositif de retenue 26 et la chambre d'amplification de déplacement 3. Une baisse de la pression dans la chambre d'amplification de déplacement 3, due par exemple à une fuite de carburant, a pour effet que le plateau de soupape 24 s'abaisse, comme cela est visible sur la figure 3(a), à l'encontre de la pression du ressort produite par le ressort conique 25 de sorte que le carburant circule depuis

le passage à basse pression 23 pour pénétrer dans la cham-

bre d'amplification de déplacement 3, en évitant de ce fait la production de bulles dans la chambre d'amplification de déplacement 3. Le piston de grand diamètre 2 est repoussé, comme cela est visible sur la figure 2, par un ressort hélicoïdal 28 disposé autour de la tige 21 en direction de l'actionneur piézoélectrique 1, tandis que le piston de faible diamètre 4 est repoussé par un ressort hélicoïdal 29 disposé alentour et en engrenant en permanence avec

l'élément de soupape 51.

La soupape à trois voies 5 travaille pour établir ou bloquer la communication entre un passage 52 pour le fluide, qui aboutit à une chambre de pression arrière 71 formée en arrière d'une extrémité d'une seconde aiguille d'injecteur 7 et un passage à haute pression 53 ou un passage à basse pression 54 de manière à commander ainsi la pression dans la chambre de pression arrière 71. Le passage à haute pression 53 communique avec le passage à haute pression 62. Le passage à base pression 54 communique avec le passage d'évacuation 64. Lorsque l'actionneur piézoélectrique 1 est activé par un signal impulsionnel de telle sorte qu'il se dilate, il agit de manière à repousser le piston de grand diamètre 2 contre le piston de faible diamètre 4 à travers le carburant dans la chambre d'amplification de déplacement 3 de sorte que le plateau de soupape 51 est abaissé de manière à ouvrir le passage à basse pression 54. Lorsque le passage à basse pression 54 est ouvert, le carburant situé dans la chambre de pression arrière 71 pénètre dans le passage d'évacuation 64 par la soupape à trois voies 64, ce qui soulève l'aiguille

d'injecteur 7 pour déclencher l'injection de carburant.

Lorsqu'il est désexcité, l'actionneur piézoélectrique 1 se contracte de manière à déplacer le piston de faible diamètre 4 vers le haut au moyen du piston de grand diamètre 2. Ceci provoque le soulèvement du plateau de soupape 51 par la pression du carburant dans le passage à haute pression 53, ce qui a pour effet d'ouvrir le passage à haute pression 53 de sorte que le carburant circule depuis le passage de carburant à haute pression 62 pour venir dans la chambre de pression arrière 71, en abaissant

de ce fait l'aiguille d'injecteur 7.

Un passage 72 est formé dans la plaque 130, ce passage étant un passage à haute pression qui communique avec le passage de carburant à haute pression 62 et la chambre de pression arrière 71 directement sans passer par la soupape à trois voies 5, et aboutit au passage à haute pression 53 par l'intermédiaire d'un orifice. De façon spécifique, le passage de carburant à haute pression 62 communique à tous moments avec la chambre de pression arrière 71 par l'intermédiaire du passage 72, ce qui permet d'éviter une baisse rapide de la pression dans la chambre

de pression arrière 71, pour soulever l'aiguille d'injec-

teur 7 lorsque l'injection de carburant est déclenchée, et faciliter un accroissement rapide de la pression dans la chambre de pression arrière 71 pour déplacer rapidement l'aiguille de l'injecteur 7 lorsque l'injection de

carburant est terminée.

Comme cela est clairement représenté sur la figure 3(b), une plaque annulaire 8 est montée dans le cylindre 66 et est en appui sur un épaulement formé sur la paroi intérieure du cylindre 66. La plaque annulaire 8 a une épaisseur donnée et est tournée vers l'extrémité du piston de faible diamètre 4 moyennant la présence d'un interstice donné (c'est-à-dire la chambre d'amplification de déplacement 3). De façon spécifique la plaque annulaire 81 possède, comme cela est représenté sur la figure 3b, la surface 81 du dispositif de butée, que rencontre le piston de faible diamètre 4 lorsqu'il est soulevé, ce qui définit une gamme de déplacement du piston de faible diamètre 4, ce qui n'introduit aucune vibration indésirable dans le piston de faible diamètre 4. Au centre de la plaque annulaire 81 est formé un trou 82, qui a un diamètre inférieur à celui du piston de faible diamètre 4 et travaille en tant qu'amortisseur pour atténuer les vibrations du piston de faible diamètre 4 dans l'ensemble de l'écoulement de carburant traversant. La plaque annulaire 81 est située à une distance interne donnée de l'extrémité de la partie de grand diamètre 2, sans interférer avec le déplacement du

piston de grand diamètre 2.

Dans le cas o la plaque annulaire 81 n'est pas utilisée, après que le piston de grand diamètre 2 et le piston de faible diamètre 4 ont été soulevés complètement, le piston de petit diamètre 2 est libre de se déplacer dans le vérin 66 et par conséquent oscille de sorte qu'il peut s'abaisser pour ouvrir à nouveau la soupape à trois voies 5. L'utilisation de la plaque annulaire 81 réduit un

déplacement ascendant indésirable du piston de faible dia-

mètre 4 et évite les oscillations de ce piston avec des amplitudes plus élevées indésirables. Ceci empêche la

réouverture de la soupape à trois voies 5 par les oscilla-

tions du piston de faible diamètre, ce qui empêche une réduction de la pression à l'intérieur de la chambre de pression arrière 71, ce qui a pour effet de soulever l'aiguille d'injecteur 7 aussitôt après le déplacement de descente et l'arrêt temporaire du déplacement du piston de petit diamètre 4, ce qui évite l'injection d'un excès de carburant. La figure 4 représente la quantité de carburant éjectée par l'injecteur de carburant 100 pour des cas o la plaque annulaire 8 est utilisée et o elle n'est pas utilisée. Il est judicieux que la quantité de carburant

injectée, telle qu'elle est exprimée sur l'axe des ordon-

nées, augmente proportionnellement à la largeur d'un signal impulsionnel, tel qu'il est exprimé sur l'axe des abscisses

et est appliqué à l'actionneur piézoélectrique 1.

Cependant, lorsque la plaque annulaire 8 n'est pas uti-

lisée, les oscillations du piston de faible diamètre 4 peuvent amener la soupape à trois voies 5 à s'ouvrir d'une

manière indésirable, en émettant un jet de carburant.

L'amplitude de l'oscillation du piston de faible diamètre 4 augmente et réduit cycliquement avec un accroissement de la

largeur d'une impulsion appliquée à l'actionneur piézo-

électrique 1 en rapport avec les coefficients de masse et d'élasticité de parties périphériques. Sinon, lorsque la plaque annulaire 8 est utilisée, la plaque annulaire 8 travaille de manière à réduire les vibrations du piston de

faible diamètre 4, en provoquant de ce fait un accroisse-

ment de la quantité de carburant injecté, proportionnelle-

ment à un accroissement de la largeur d'un signal impul-

sionnel appliqué à l'actionneur piézoélectrique 1, qui réduit la variation de la quantité de carburant injectée, en particulier lorsqu'il est nécessaire que l'injecteur de

carburant 100 émette de façon fine un jet de carburant.

Les figures 5(a) et 5(b) représente l'injecteur

de carburant 100 conformément à la seconde forme de réali-

sation de l'invention. Les mêmes chiffres de référence que

ceux utilisés pour la première forme de réalisation dési-

gnent les mêmes éléments et on n'en donnera pas ici une

explication détaillée.

Le boîtier 110 possède une première chambre cylindrique 67 qui est formée dans le boîtier coaxialement à la chambre longitudinale 61, dans laquelle le piston de

grand diamètre 2 est disposé de manière à pouvoir glisser.

Un bloc cylindrique 160 est disposé d'une manière alignée avec le boîtier 110, et une seconde chambre cylindrique 68, dans laquelle le piston de faible diamètre 64 est disposé de manière à pouvoir glisser, est formée dans le bloc cylindrique. La première chambre cylindrique 67 s'étend detelle sorte que son axe central longitudinal est aligné avec celui du boîtier 70, et est montée d'une manière excentrée par rapport à la seconde chambre cylindrique 68

et en étant en communication avec cette dernière. La cham-

bre d'amplification de déplacement 3 est définie au niveau

d'une jonction des première et seconde chambres cylin-

driques 67 et 68.

L'axe central longitudinal de la première chambre cylindrique 67 est décalé, comme cela est représenté clairement sur la figure 5(b), par rapport à celle de la seconde chambre cylindrique 68 de sorte qu'une surface en coupe, telle qu'indiquée par A, d'un chevauchement des première et seconde chambres cylindriques 67 et 68 peut

être inférieure à une surface en coupe de la seconde cham-

bre cylindrique 68, en définissant ainsi une surface en forme de croissant 83 située sur une extrémité du boîtier autour de la périphérie de la première chambre cylindrique 67 et qui travaille, à la manière de la plaque annulaire 8 de la première forme de réalisation, en tant que dispositif d'arrêt que le piston de faible diamètre 4

rencontre lorsqu'il est soulevé.

Le dispositif de retenue 26 de la soupape anti-

retour 22 n'est pas fixé à l'extrémité du piston de grand diamètre 2 et est placé dans une position d'extrémité

inférieure de la première chambre cylindrique 67 (c'est-à-

dire la chambre d'amplification de déplacement 3) de sorte que le dispositif de retenue 26 peut ne pas être soulevé à

la suite du déplacement ascendant du piston de grand dia-

mètre 2. Par conséquent, lorsque le piston de faible dia- mètre 4 se déplace, amène le carburant à circuler dans le trou 27 formé dans le dispositif de retenue 26, ce qui atténue les vibrations du piston de faible diamètre 4. La surface en coupe du chevauchement des première et seconde chambres cylindriques 66 et 68 est, comme cela a été décrit précédemment, inférieure à celle de la seconde chambre cylindrique 68, qui agit en tant qu'amortisseur atténuant les vibrations du carburant (c'est-à-dire les vibrations du piston de faible diamètre 4) lorsque le carburant le

traverse.

La soupape antiretour 22 agit comme celle de la

première forme de réalisation. De façon spécifique, lors-

qu'une quantité suffisante de carburant est stockée, comme représenté sur la figure 6(a), dans la chambre d'amplification de déplacement 3, la pression repoussant le plateau de soupape 24 de manière qu'il soit en contact permanent avec l'extrémité du piston de grand diamètre 2 (c'est-àdire la somme de la pression élastique du ressort conique 25 et la pression du carburant dans la chambre d'amplification de déplacement 3) est supérieure à la

pression dans le passage à basse pression 23. Par consé-

quent, même lorsque le piston de grand diamètre 2 est sou-

levé, le plateau de soupape 24 est maintenu dans l'état o il ferme le passage à basse pression 23. Sinon, lorsque la

quantité de carburant stockée dans la chambre d'amplifica-

tion de déplacement 3 est trop faible pour maintenir le plateau de soupape 24 de manière qu'il ferme le passage à basse pression 23, le déplacement ascendant du piston de grand diamètre 2, tel que représenté sur la figure 6(b), provoque l'écartement du plateau de soupape 24 par rapport à l'extrémité du piston de grand diamètre 2, ce qui ouvre le passage à basse pression 23, de sorte que le carburant

pénètre depuis le passage à basse pression 23 dans la cham-

bre d'amplification de déplacement 3 en maintenant de ce fait à un niveau désiré la pression dans la chambre d'amplification de déplacement 3. La première chambre cylindrique 67 communique avec la seconde chambre cylindrique 68 par l'intermédiaire d'un interstice entre la paroi extérieure du dispositif de retenue 26 et la paroi intérieure de la première chambre cylindrique 67 et le trou

central 27 dans le dispositif de retenue 26.

Comme cela ressort à l'évidence de la description

donnée ci-dessus, la seconde chambre cylindrique 68 est décalée latéralement par rapport à la première chambre cylindrique 67 de manière à définir la surface d'arrêt 83 qui agit de manière à réduire un déplacement indésirable du piston de faible diamètre 4. Ceci supprime la nécessité d'installer un dispositif d'arrêt séparé dans le boîtier , et par conséquent d'éviter un accroissement des coûts de fabrication de l'injecteur de carburant 100. Le piston de faible diamètre 4 n'est pas installé dans la chambre longitudinale 61 et dans le bloc cylindrique 160, ce qui réduit la longueur de la première chambre cylindrique 67,

qui est difficile à usiner en raison de son excentricité.

A la place des plaques annulaires 120 et 130 de

la première forme de réalisation, une seule plaque annu-

laire 170 est disposée entre le bloc cylindrique 160 et le

corps de tuyère 140. Le passage du carburant à haute pres-

sion 62 a par conséquent une géométrie qui diffère de celle

de la première forme de réalisation.

Les figures 7(a) et 7(b) représente l'injecteur

de carburant 100 Conformément à la troisième forme de réa-

lisation de l'invention.

La soupape à trois voies 5 est disposée coaxia-

lement par rapport au piston de faible diamètre 4 et tra-

vaille de manière à établir ou bloquer une communication entre le passage pour fluide 52 aboutissant à la chambre de pression arrière 71 formée en arrière de l'extrémité arrière de l'aiguille d'injecteur 7, et le passage à haute pression 53 aboutissant au passage à haute pression 62 ou le passage à basse pression 54 aboutissant au passage d'évacuation 64 pour commander de ce fait la pression dans la chambre de pression arrière 71. L'aiguille d'injecteur 7 est disposée de manière à pouvoir glisser dans une chambre formée dans le corps de l'injecteur 140, qui s'étend le long d'un axe longitudinal central du corps d'injecteur 140 et agit de manière à ouvrir et fermer sélectivement des

trous d'injection 73.

La première chambre cylindrique 67 et la seconde chambre cylindrique 68 ne sont pas coaxiale conformément à la seconde forme de réalisation. Si la distance entre les

centres des sections en coupe des première et seconde cham-

bres cylindriques 67 et 68 est, comme représenté sur la figure 4b, définie par e, et si les diamètres du piston de grand diamètre 2 et du piston de faible diamètre 4 sont définis respectivement par D et d, la relation 2e > D-d est de préférence satisfaite. Ceci définit la surface en forme de croissant 83 sur l'extrémité du boîtier 110 autour de la périphérie de la première chambre cylindrique 67, qui travaille en tant que dispositif d'arrêt, que rencontre le piston de faible diamètre 4 lorsqu'il est soulevé, ce qui évite un déplacement indésirable du piston de faible diamètre 4 provoquant une injection de carburant indésirable. La surface en coupe A du chevauchement des première et seconde chambres cylindriques 67 et 68 est inférieure à celle de la seconde chambre cylindrique 68 et par conséquent travaille en tant qu'amortisseur réduisant les vibrations du carburant (c'est-à-dire les vibrations du piston de faible diamètre 4) lorsque le carburant circule

dans cette chambre.

L'actionneur piézoélectrique 1 est disposé à l'intérieur du boîtier 110 en étant excentré par rapport à

l'aiguille de l'injecteur 7, ce qui fournit une zone suf-

fisante pour former le passage à haute pression 62 au voi-

sinage de l'actionneur piézoélectrique 1. Il est judicieux que comme représenté sur la figure 9, le passage à haute

pression 62 soit situé à l'opposé de l'axe central longi-

tudinal de l'actionneur piézoélectrique 1 par rapport à l'axe central longitudinal de l'aiguille d'injecteur 7 et que les axes centraux longitudinaux du passage à haute pression 62, l'actionneur piézoélectrique 1 (c'est-à-dire le piston de grand diamètre 2) et l'aiguille d'injecteur 7 (c'est-à-dire le piston de faible diamètre 4) se recoupent sur un axe central commun a, ce qui permet de donner à la paroi périphérique du passage à haute pression 62 une épaisseur suffisante pour garantir une solidité désirée de

la paroi périphérique du passage à haute pression 62.

L'actionneur piézoélectrique 1, la tige 21 et le piston de grand diamètre 2 sont coaxiaux. Le piston de faible diamètre 4, l'élément 51 de la soupape à trois voies et l'aiguille d'injecteur 7 sont coaxiaux. Ceci évite la torsion du piston de faible diamètre 4 provoquée par le mouvement agissant sur le piston de faible diamètre 4, qui résulte de réactions de l'élément de soupape 51 lorsqu'il est déplacé, en garantissant ainsi une opération stationnaire d'injection de carburant. Le piston de faible diamètre 4 est coaxial à l'aiguille d'injecteur 7 et est disposé dans le bloc cylindrique 160 qui est séparé du

boîtier 110, ce qui facilite l'usinage des chambres excen-

triques 61 et 67.

Comme cela est représenté sur la figure 8, l'injecteur de carburant 100 est installé dans une culasse 19 moyennant l'utilisation d'un organe de serrage 80. Comme cela est représenté clairement sur la figure 9, l'organe de serrage 81 comporte une paire de dents. Les dents sont montées dans des rainures parallèles 170 et 180 formées dans une paroi extérieure du boîtier 110 pour retenir le boîtier 110. Le dispositif de serrage 80 est fixé à la tête de culasse 9 par l'intermédiaire d'un boulon 81 en étant contact de telle sorte que la partie inférieure de la paroi verticale 82 est en contact avec la surface de la culasse 9. La paroi verticale 82 s' étend vers le bas à partir de l'extrémité du dispositif de serrage. Le boulon 81 est disposé de telle sorte que son axe central recoupe l'axe central commun a sur la figure 9. Le dispositif de retenue de l'injecteur de carburant 100 est disposé en contact avec la partie inférieure d'un trou formé dans la culasse 9, moyennant l'interposition d'une garniture d'étanchéité 92. La tête du corps d'injecteur 140 est exposée à une

chambre de combustion 91.

Le dispositif de serrage 80 agit en tant que levier que multiplie la force serrant l'injecteur de carburant 100. De façon spécifique le dispositif de serrage pivote autour d'un point fixe (c'est-à-dire un pivot), au niveau duquel la partie inférieure de la paroi verticale 82 est en appui sur la surface du bloc moteur 9. La force produite par la fixation du boulon 81 est multipliée et amplifiée et appliquée aux rainures 170 et 180 du boîtier 110. Les rainures 170 et 180 sont réalisées dans la paroi périphérique du boîtier 110 de manière à s'étendre parallèlement entre elles symétriquement par rapport à l'axe central commun a et perpendiculairement aux axes centraux longitudinaux du piston de grand diamètre 2, du piston de faible diamètre 4 et du passage à haute pression 62. Ceci définit deux points d'action dans les rainures 170 et 180, au niveau desquels la force de serrage agit uniformément, ce qui réduit la déformation de l'actionneur piézoélectrique 1 même s'il possède une résistance

relativement faible à la flexion.

Bien que la présente invention ait été décrite

sur la base de formes de réalisation préférées pour faci-

liter une meilleure compréhension, elle peut être agencée

de différentes manières sans sortir du cadre de l'inven-

tion. C'est pourquoi on comprendra que l'invention inclut toutes les formes de réalisation et variantes possibles des formes de réalisation représentées. Par exemple, la soupape à trois voies 5 est utilisée pour ouvrir et fermer le trou de pulvérisation dans la tête du corps d'injecteur 140, mais l'invention n'est pas limitée à cela. On peut utiliser un autre mécanisme connu pour ouvrir et fermer le trou de pulvérisation. En outre, l'actionneur 1 est réalisé sous la forme d'un dispositif piézoélectrique, mais on peut utiliser un autre élément, comme par exemple un dispositif à magnétostriction dans la mesure o il est agencé de manière à se dilater et à se contracter en réponse à

l'entrée d'un signal électrique.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier (110), une soupape de commande (5) disposée de manière à être déplaçable à l'intérieur dudit boîtier pour déplacer une aiguille pour émettre un jet de carburant, un piston de grand diamètre (2) disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur dudit boîtier, un piston de faible diamètre (4) disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur dudit boîtier de manière à déplacer ladite soupape de commande, une chambre d'amplification de déplacement (3), remplie par un fluide auquel sont exposés ledit piston de grand diamètre et ledit piston de faible diamètre, ladite chambre d'amplification de déplacement travaillant de manière à amplifier et à transmettre un déplacement dudit piston de grand diamètre audit piston de faible diamètre, un actionneur (1) travaillant pour déplacer ledit piston de grand diamètre, et un dispositif d'arrêt (8) limitant le déplacement dudit piston de faible diamètre en direction de ladite

chambre d'amplification de déplacement.

2. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un amortisseur

(82) disposé à l'intérieur de ladite chambre d'amplifica-

tion de déplacement pour atténuer des vibrations dudit

piston de faible diamètre.

3. Injecteur de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit amortisseur (82) est constitué par un trou formé dans une plaque annulaire fixée ou montée de manière à pouvoir glisser dans ladite chambre

d'amplification de déplacement.

4. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'arrêt (8) est constitué par une plaque annulaire (81), qui est fixée dans ladite chambre d'amplification de déplacement (3), avec une surface tournée vers une extrémité dudit piston de faible diamètre tout en en étant séparée par un interstice donné, un trou (82) étant formé dans ladite plaque annulaire pour servir d'amortisseur réduisant les vibrations dudit piston

de faible diamètre.

5. Injecteur de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans ledit boîtier (110) sont formées une première chambre cylindrique (67), dans laquelle ledit piston de grand diamètre est disposé, et une seconde chambre cylindrique (68), dans laquelle ledit piston de faible diamètre est disposé, et que la première chambre cylindrique communique avec la seconde chambre

cylindrique par l'intermédiaire de ladite chambre d'ampli-

fication de déplacement (3), la seconde chambre cylindrique s'étendant d'une manière excentrée par rapport à un axe central longitudinal de la première chambre cylindrique de manière à définir, au niveau d'une jonction entre les première et seconde chambres cylindriques, une surface (85), qui est exposée à la seconde chambre cylindrique et

agit en tant que dispositif d'arrêt.

6. Injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte: un boîtier (110), une soupape de commande (5) disposée de manière à être déplaçable à l'intérieur dudit boîtier pour déplacer une aiguille pour émettre un jet de carburant, un piston de grand diamètre (2) disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur dudit boîtier, un piston de faible diamètre (4) disposé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur dudit boîtier de manière à déplacer ladite soupape de commande, une chambre d'amplification de déplacement (3), remplie par un fluide auquel sont exposés ledit piston de grand diamètre et ledit piston de faible diamètre, ladite chambre d'amplification de déplacement (3) travaillant de manière à amplifier et à transmettre un déplacement dudit piston de grand diamètre (2) audit piston de faible diamètre (4), le piston de faible diamètre étant disposé coaxialement à ladite soupape de commande d'un côté de ladite chambre d'amplification de déplacement, un actionneur (1) travaillant de manière à déplacer ledit piston de grand diamètre, une première chambre cylindrique (67) formée dans le boîtier et à l'intérieur de laquelle est disposé ledit piston de grand diamètre, une seconde chambre cylindrique (68) formée dans ledit boîtier et à l'intérieur de laquelle est disposé ledit piston de faible diamètre, ladite seconde chambre cylindrique communiquant avec ladite première chambre

cylindrique par l'intermédiaire de ladite chambre d'ampli-

fication de déplacement (3), et un axe central longitudinal de ladite seconde chambre cylindrique s'étendant d'une manière excentrée par rapport à un axe central longitudinal

de ladite première chambre cylindrique.

7. Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit actionneur (1) est constitué par un dispositif piézoélectrique et un dispositif magnétostrictif, ladite soupape de commande étant déplacée pour régler la pression du fluide dans une chambre de pression arrière, à laquelle est exposée une extrémité de l'aiguille pour l'ouverture d'un trou de pulvérisation, ledit piston de grand diamètre étant disposé coaxialement

audit actionneur d'un côté de ladite chambre d'amplifica-

tion de déplacement, le piston de faible diamètre étant disposé coaxialement à ladite soupape de commande sur

l'autre côté de ladite chambre d'amplification de déplace-

ment.

8. Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe central longitudinal de ladite seconde chambre cylindrique (68) est décalé d'une distance e par rapport à l'axe central longitudinal de ladite première chambre cylindrique, la distance e satisfaisant à la relation 2e > D - d, D étant le diamètre dudit piston de grand diamètre et d étant le diamètre dudit

piston de petit diamètre.

9. Injecteur de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe central longitudinal de ladite seconde chambre cylindrique s'étend d'une manière excentrique par rapport à l'axe central longitudinal de ladite première chambre cylindrique de manière à définir,

au niveau d'une jonction desdites première et seconde cham-

bres cylindriques (67, 68), une surface, qui est exposée à ladite seconde chambre cylindrique et agit en tant que dispositif d'arrêt limitant le déplacement dudit piston de faible diamètre en direction de la chambre d'amplification

de déplacement.

10. Injecteur de carburant selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans ledit boîtier (110) est formé un passage à haute pression, par lequel le carburant est

envoyé au trou de pulvérisation, le passage à haute pres-

sion possédant un axe central longitudinal qui s'étend

perpendiculairement à une droite commune, perpendiculaire-

ment à laquelle s'étendent les axes centraux longitudinaux

dudit actionneur et de ladite aiguille d'injecteur (7).