FR2610996A1 - Soupape a piezo-commande pour la commande de l'injection de carburant par l'intermediaire d'une soupape d'injection dans des moteurs a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE SOUPAPE A PIEZO-COMMANDE NOTAMMENT POUR UNE COMMANDE DE L'INJECTION DE CARBURANT PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE SOUPAPE D'INJECTION DANS UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. LA SOUPAPE SE COMPOSE D'UN ORGANE DE PIEZO-ACTIONNEMENT 4 ET D'UN CORPS DE SOUPAPE 3 DISPOSES COAXIALEMENT DANS UN CARTER 1; SOUS L'IMPULSION D'UN ELEMENT HYDRAULIQUE DE COMPENSATION DE JEU 6 PLACE A L'INTERIEUR DE LA SOUPAPE DE COMMANDE 3 D'UNE PART, EN CONSEQUENCE DE PROCESSUS DE MODIFICATION DE LA PIEZO-CERAMIQUE SE DEROULANT DANS L'ORGANE DE PIEZO-ACTIONNEMENT 4, DES VARIATIONS POSSIBLES DE LONGUEUR DU SYSTEME DE REFERENCE SONT AUTOMATIQUEMENT COMPENSEES DE SORTE QUE, POUR UNE MEME COURSE DE TRAVAIL DE L'ORGANE DE PIEZO-ACTIONNEMENT 4, ON EST EGALEMENT CONSTAMMENT ASSURE D'UNE COURSE CONSTANTE DE LA SOUPAPE 3 ET EN OUTRE, GRACE A UNE MULTIPLICATION HYDRAULIQUE DE COURSE A L'INTERIEUR DE LA SOUPAPE DE COMMANDE 3, IL EST D'AUTRE PART POSSIBLE D'OBTENIR UNE COURSE DE SOUPAPE CORRESPONDANT A UN MULTIPLE DE LA COURSE DE TRAVAIL.
Description
La présente invention concerne une soupape à piézo-commande pour la
commande de l'injection
de carburant par l'intermédiaire d'une soupape d'in-
jection dans des moteurs à combustion interne comportant, disposés coaxialement dans un carter, un organe de piézo-actionnement, et une soupape
qui relie un canal de fluide du carter et qui com-
porte un siège de soupape et un corps de soupape qui est sollicité par un ressort de soupape et 1 qui coopère, par l'intermédiaire d'un piston de soupape guidé en translation dans un alésage d'un manchon de guidage fixé dans le carter, avec un cylindre - poussoir déplaçable par l'organe de piézo-actionnement, par l'intermédiaire d'un fluide se trouvant dans une chambre créée entre eux, une surface frontale du piston de soupape étant réalisée plus petite, en vue d'une multiplication de course, qu'une surface frontale du cylindre-poussoir, et aussi bien l'organe de piézoactionnement que le
corps de soupape se déplaçant dans le même sens.
L'invention concerne également une soupape à piézo-commande pour la commande de l'injection de
carburant, par l'intermédiaire d'une soupape d'injec-
tion, dans des moteurs à combustion interne, com-
portant, disposés coaxialement dans un carter, un or-
gane de piézo-actionnement et une soupape qui relie un canal de fluide du carter et qui comporte un siège de soupape et un corps de soupape qui est sollicité par un ressort de soupape et qui coopère, par l'intermédiaire d'un piston de soupape guidé en translation dans un alésage d'un manchon de
guidage fixé dans le carter, avec un cylindre-
poussoir déplaçable par l'organe de piézo-actionne-
ment, par l'intermédiaire d'un fluide se trouvant dans une chambre créée entre eux; une surface frontale du piston de soupape étant réalisée plus petite en vue d'une multiplication de course, qu'une
surface frontale du cylindre de poussoir.
Il est déjà connu une soupape de piézo-commande du type défini ci-dessus pour commander l'injection de carburant par l'intermédiaire d'une soupape
d'injection (brevet américain 3 501 099, figure 5).
Du fait que la course de travail d'une colonne en piézo-céramique est physiquement relativement petite pour une longueur de construction compatible, cette soupape de commande comporte, pour augmenter la course de soupape, un système de multiplication de
course, qui est constitué par le fait qu'un cylindre-
poussoir, déplaçable par l'organe de piézo-actionne-
ment, coopère par l'intermédiaire d'un fluide se trouvant dans une chambre avec un piston de la soupape, la surface frontale du piston de soupape étant réalisée plus petite que la surface frontale
du cylindre-poussoir.
Du fait des conditions sévères dans lesquelles les soupapes à piézocommande sont utilisées, en outre des forces hydrauliques, des variations de
température ainsi que des processus de dépolarisa-
tion peuvent produire des variations de longueur de la colonne en piézocéramique, mais cependant la course de travail est absolument conservée. On se rend compte à cet égard que d'une part avec une telle course de travail relativement petite, la soupape de commande réagit d'une manière très sensible à un comportement d'adaptation de la piézo-céramique et que d'autre part, dans la soupape de commande, l'intervalle de soupape doit être dimensionné avec des cotes précises pour pouvoir fermer ou ouvrir ledit intervalle pour une course
de travail donnée.
Ainsi, en ce qui concerne une compensation du jeu, il est connu un système à soupape pour la commande de moteurs à combustion interne (demande de brevet allemande DE-OS 34 18 707) dans lequel il est prévu, dans le trajet de transmission de force entre une came d'un arbre à dame et un piston
d'une soupape de commande de gaz, un élément hydrau-
lique de compensation de jeu pour être assuré d'une compensation constante d'un jeu se produisant par suite de phénomène d'usure sur la came et/ou sur
le poussoir coopérant avec celle-ci.
L'invention a pour but d'agencer une soupape de piézo-commande du type précité, pourvue d'un système de multiplication de course, de telle sorte qu'également des variations de longueur se
produisant éventuellement dans l'organe de piézo-
actionnement constituant le système de référence
soient automatiquement compensées en vue de main-
tenir une course de soupape constante.
Pour la soupape définie dans le premier paragraphe, ce problème est résolu en ce qu'il est prévu dans le carter, coaxialement à l'organe de piézo-actionnement et au corps de soupape et entre
ceux-ci en outre un élément hydraulique de compen-
sation de jeu, se composant du cylindre-poussoir guidé en translation dans un autre alésage du
manchon de guidage et pourvu d'un alésage de traver-
sée orienté axialement, tandis qu'il est prévu dans la chambre remplie de carburant et constituée par l'extrémité inférieure du cylindre-poussoir, par la partie inférieure de l'alésage et par la surface frontale du piston de soupape guidé en translation dans l'alésage du manchon de guidage relié audit autre alésage, en outre un premier ressort de pression s'appuyant d'un côté contre le fond dudit autre alésage et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une cage de ressort, contre l'extrémité inférieure du cylindre-poussoir et, à l'intérieur de la cage de ressort, une bille de soupape obturant l'alésage de traversée sous l'impulsion d'un deuxième ressort de pression, et la chambre est reliée, par l'intermédiaire d'un intervalle existant entre le manchon de guidage et le cylindre-poussoir et d'un trou, avec l'alésage de traversée pouvant être également rempli de carburant, et en ce que le cylindre-poussoir s'applique contre une surface frontale, pourvue de rainures, d'un poussoir de l'organe de piézo-actionnement tandis que le piston de soupape s'applique contre le corps de soupape.
Selon d'autres particularités de cette soupa-
pe: - le siège de soupape du corps de soupape est agencé sur le carter en formant un intervalle entre lui et le corps de soupape, dans la zone du canal de fluide
et lors d'une excitation de l'organe de piézo-
actionnement, le corps de soupape ferme l'interval-
le et interrompt la liaison entre le canal de fluide en retour et le canal de fluide en vue d'une augmentation de pression dans celui-ci; - l'alésage de traversée a un diamètre sensiblement plus petit et une longueur plus petite que l'alésage de traversée du cylindre-poussoir;
- le deuxième ressort de pression a une caractéris-
tique d'élasticité bien plus faible que le premier ressort de pression; le trou débouche, dans la partie supérieure du
cylindre-poussoir mais cependant encore à l'inté-
rieur de la zone de guidage dans le fourreau de guidage, dans l'alésage de traversée; - il est prévu dans le fourreau de guidage des
canaux reliant le canal de fluide, par l'intermé-
diaire de l'intervalle, avec le canal de retour de fluide.
Pour la soupape définie dans le second para-
graphe, ce problème est résolu en ce qu'il est prévu dans le carter, coaxialement à l'organe de
piézo-actionnement et au corps de soupape se dépla-
çant en sens inverse de celui-ci, ainsi qu'entre ces deux composants, en outre un élément hydraulique
de compensation de jeu, se composant du cylindre-
poussoir guidé en translation dans un autre alésage
du manchon de guidage et pourvu d'un alésage de tra-
versée orienté axialement, la chambre remplie d'hui-
le et constituée par la surface frontale inférieure,
agencée en forme d'anneau circulaire, du cylindre-
poussoir, par la partie inférieure de l'alésage et par la surface de délimitation frontale agencée en forme d'anneau circulaire du piston de soupape, guidé en outre en translation axiale dans l'alésage de traversée, est séparée d'une autre chambre,
également remplie d'huile et constituée par l'alé-
sage de traversée et le piston de soupape guidé dans celui-ci, par une bille de soupape sollicitée par un ressort de pression - ces deux composants étant disposés dans le piston de soupape -, tandis qu'elle est reliée à ladite autre chambre par l'intermédiaire d'un intervalle entre le piston de soupape et le cylindre-poussoir, en ce qu'il est prévu dans l'autre chambre le ressort de soupape s'appuyant d'un côté contre le fond de l'alésage de traversée et de l'autre côté contre le piston de soupape et qui applique le cylindre-poussoir contre une surface
frontale d'un poussoir de l'organe de piézo-
actionnement en maintenant en position de repos, par l'intermédiaire du piston de soupape, le corps
de soupape par rapport au siège de soupape.
Selon d'autres particularités de cette soupa-
pe: - le siège de soupape du corps de soupape relié au piston de soupape est agencé sur le carter,dans
la zone du canal de fluide, en formant un interval-
le entre lui et le corps de soupape et lorsque l'organe de piézoactionnement est excité, le corps de soupape ouvre l'intervalle et établit la
liaison entre le canal de fluide et un trou d'injec-
tion;
- il est prévu d'autres intervalles entre le cylin-
dre-poussoir et le manchon de guidage dans la zone dudit autre alésage ainsi qu'entre le piston de soupape et le manchon de guidage dans la zone de l'alésage; - dans le manchon de guidage sont formés des
canaux reliant lesdites chambres avec une chambre -
dans laquelle débouche l'intervalle existant entre le piston de soupape et le manchon de guidage; - la bille de soupape est poussée, vers ladite autre chambre, contre un siège d'étanchéité formé dans le piston de soupape; - le siège de soupape du corps de soupape, coopérant avec le piston de soupape, est agencé sur le carter dans la zone du canal de fluide en formant un intervalle entre lui et le corps de soupape et, lorsque l'organe de piézo-actionnement est excite, le corps de soupape ferme l'intervalle et interrompt la liaison entre le canal de retour de
fluide et le canal de fluide en vue d'une augmenta-
tion de pression dans celui-ci.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite
de la description, donnée à titre d'exemple non
limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une soupape à piézo-commande
disposée dans une unité pompe-injecteur d'un dispo-
sitif d'injection, et la figure 2 représente à échelle agrandie la soupape à piézo-commande en correspondance avec le détail indiqué en "II" sur la figure 1;
la figure 3 représente un second exemple de réali-
sation de l'objet de l'invention, et la figure 4 représente un troisième exemple de
réalisation de l'objet de l'invention.
Comme le montre la figure 1, du carburant provenant d'une alimentation en carburant parvient par l'intermédiaire d'un trou 1.1 ménagé dans un carter 1 dans un volume 1.2. Sous l'impulsion d'un mécanisme d'actionnement non représenté, un piston
de pompage 2 peut être déplacé dans le sens 2.1.
Ainsi du carburant est refoulé par l'intermédiaire d'un canal 1.3 du carter dans un volume d'injecteur 1.4 et en outre par l'intermédiaire d'un canal de fluide 1.5 dans un volume 1.6 du carter 1 pour revenir ensuite, par l'intermédiaire d'une soupape 3, dans le canal de retour de fluide 1.7. Dans un prolongement axial du volume 1.6, le volume 1 comporte un appendice 1.8 dans lequel est disposé un organe de piézo- actionnement 4 qui est relié par l'intermédiaire de conducteurs électriques 4.1 à un générateur d'impulsions, non représenté. En outre, il est prévu dans le carter 1, dans le prolongement
axial du trou 1.1, une aiguille d'injecteur 10 mo-
bile axialement dans le volume d'injecteur 1.4 et qui, en étant appliquée contre son siège sous l'action d'un ressort 10.1, ferme de façon étanche dans le carter 1 un trou d'injection 1.9 reliant
le volume d'injecteur 1.4 à la chambre de combus-
tion.
Dans le volume 1.6 du carter 1, il est en outre prévu en position fixe un manchon de guidage 5, qui sert d'une part de contre-appui pour le corps de soupape 3.1 sollicité élastiquement et d'autre part à recevoir et guider un élément de compensation de jeu 6 et un piston de soupape 6.1. Dans le manchon de guidage 5, il est en outre prévu des canaux 5.3 de telle sorte que le carburant puisse s'écouler du canal de fluide 1.5 dans le volume 1.6 et, par l'intermédiaire des canaux 5.3, dans le
canal de retour de fluide 1.7.
Le détail désigné par II sur la figure 1 est représenté à échelle agrandie sur la figure 2 et va être décrit de façon plus détaillée dans la suite. Le manchon de guidage 5 installé en position fixe dans le volume 1.6 du carter 1 comporte à son extrémité inférieure un collet 5.1 qui sert de contre-appui 5.5 pour le corps de soupape 3.1 sollicité par le ressort 3.3. Dans une zone du corps de soupape 3.1, le carter 1 comporte un siège de soupape 3.2 et il existe entre celui-ci et le corps de soupape 3.1 un intervalle 3.4 par l'intermédiaire duquel le carburant peut s'écouler, en passant dans les canaux 5.3, jusque
dans le canal de retour de fluide 1.7.
L'élément de compensation de jeu 6 comporte un cylindre-poussoir 6.2 pouvu d'un alésage 6.2.1 qui est relié à un alésage 6.2.2 de plus petit diamètre, le cylindre-poussoir 6.2. étant guidé en direction axiale dans un alésage 5.2, et le piston de soupape 6.1 en direction axiale dans un alésage 5.4 de diamètre bien plus petit - qui est
placé axialement à la suite de l'alésage 5.2 -
du manchon de guidage 5. Le piston de soupape 6.1 s'applique ainsi par son extrémité inférieure contre
le corps de soupape 3.1 tandis que le cylindre-
poussoir 6.2 s'applique par son extrémité supérieure contre la surface frontale 4.2.1 du poussoir 4.2 de l'organe de piézo-actionnement 4 sous l'action de la force d'un ressort de pression 7, qui s'appuie d'un côté contre le fond de l'alésage 5.2 du manchon de guidage 5 et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une cage de ressort 8.1, contre
l'extrémité inférieure du cylindre-poussoir 6.2.
Aussi bien le ressort de pression 7 que la cage de ressort 8.1 sont ainsi disposés dans une chambre 6
qui est formée par l'extrémité inférieure du cylin-
dre-poussoir 6.2, par la partie inférieure de l'alésage 5.2 ainsi que par la surface frontale du piston de soupape 6.1. A l'intérieur de la cage, 8. 1. est disposé un autre ressort de pression 8 qui pousse une bille de soupape 9 contre un siège d'étanchéité 6.4 formé sur l'alésage 6.2.2. du cylindre-poussoir 6.2. Te ressort de pression 8 a cependant une caractéristique d'élasticité bien plus faible
que celle du ressort de pression 7.
1 0 En outre il est prévu entre le diamètre extérieur du cylindrepoussoir 6.2 et le diamètre intérieure de l'alésage 5.2 du manchon de guidage 5 un intervalle très étroit 6.5 s'étendant de la chambre 6.3 jusqu'à un trou 6.2.3 du cylindre-pous- soir 6.2 et par l'intermédiaire duquel la chambre 6.3 remplie de carburant est en communication avec la chambre 6.6 formée par l'alésage 6.2.1 et la surface frontale 4.2.1 du poussoir 4.2 et également remplie de carburant, du carburant pouvant arriver dans la chambre 6.6 par l'intermédiaire de rainures 4.2.2 formées dans la surface frontale 4.2.1 du poussoir 4.2. Le mode de fonctionnement de la soupape à piézo-comnande va être décrit dans la suite: l'organe de piézo-actionnement 4 se trouve avec son poussoir 4.2 dans la position de repos indiquée de sorte que, lors de l'actionnement du piston de pompe 2, du carburant provenant du canal de fluide
1.5 peut s'écouler par l'intermédiaire de l'inter-
valle 3.4 prévu sur la soupape 3 et des canaux 5.3 prévus dans le manchon de guidage 5, jusque dans le canal de retour de fluide 1.7. Lorsque maintenant l'organe de piézo-actionnement 4, opérant en
extension, est excité par une impulsion son pous-
soir 4.2 se déplace, en environ 50 As, d'environ gm dans le sens 4.3. Sous l'effet de ce mouvement,
également le cylindre-poussoir 6.2 et, par l'inter-
médiaire de la chambre 6.3 remplie de carburant, en outre le piston de soupape 6.1, et par celui-ci le corps de soupape 3.1, sont déplacés axialement dans le sens 4.3, de sorte que le corps de soupape 3.1 vient s'appliquer contre le siège 3.2 et ferme l'intervalle 3.4 de sorte que l'écoulement du 1 1 carburant est interrompu. Pendant la suite du déplacement du piston de pompe 2 dans la direction 2.1, la pression dans le canal de fluide 1.5 et dans
le volume d'injecteur 1.4 augmente et ainsi égale-
ment la pression agissant sur l'aiguille d'injection 10. Son ressort 10.1 est conçu de telle sorte que l'aiguille d'injection 10 se soulève du trou
d'injection 1.9 sous l'effet d'une pression mini-
male réglée à volonté - par exemple de 300 x 105 Pa-, de sorte que du carburant est injecté dans la chambre de combustion, la pression augmentant jusqu'à envirion 2 000 x 105 Pa pendant le processus d'injection. Alors que, comme décrit ci-dessus, le poussoir 4.2 et également le cylindre-poussoir 6.2 sont seulement déplacés de la course de travail (50 dm) de l'organe de piézo-actionnement 4, le piston de soupape 6.1 est évidemment déplacé d'une course supérieure, notamment de la course de travail multipliée par un facteur qui est égal au
quotient de la surface frontale 6.2.4 du cylindre-
poussoir 6.2 et de la surface frontale 6.1.1 du
piston de soupape 6.1. Sous l'effet de cette ampli-
fication hydraulique de course, on obtient ainsi une augmentation de la course du corps de soupape 3.1, de sorte qu'on obtient des sections de passage d'écoulement augmentées en correspondance dans
l'intervalle de soupape 3.4. En outre il est avan-
tageux qu'en dehors du cylindre-poussoir 6.2, seulement le piston de soupape 6.1, ayant une masse
relativement faible, doive encore être accéléré.
Lorsque maintenant l'organe de piézo-actionne-
ment 4 est à nouveau désexcité par suppression de l'impulsion, le poussoir 4.2 reivent à nouveau dans sa position de repos en moins de 50 as, la durée d'un cycle de travail, c'est-à-dire l'intervalle de temps séparant deux impulsions d'excitation, étant conditionnée par le système et étant au maximum de 0,5 ms alors que par contre le temps de manoeuvre de l'organe de piézo-actionnement, c'est- à dire la durée de fermeture et d'ouverture, s'élève à environ 0,1 ms. Sous l'effet de la force exercée par le ressort de soupape 3.3 et de la pression agissant encore par l'intermédiaire du canal de fluide 1.5 sur le corps de soupape 3.1, également le corps de soupape 3.1 et, sous l'impulsion de celui-ci et par l'intermédiaire du piston de soupape 6.1 et du tampon de carburant
se trouvant dans la chambre 6.3 ainsi que de la for-
ce de rappel du ressort de pression 7 également le cylindre-poussoir 6.2 est à nouveau déplacé vers le haut et l'intervalle 3.4 est à nouveau ouvert de sorte que la pression est à nouveau réduite et
que, aussitôt après la fin de la course de refou-
lement du piston de pompe 2, le système est
déchargé en pression.
Si maintenant la position de repos occupée par le poussoir 4.2 ne correspond plus à la position initiale précédente, du fait que par exemple sous
l'effet de processus d'adaptation de la piézo-céra-
mique - qui peuvent également être "élastiques" -, la longueur du système piézo-céramique est raccourcie et ainsi la surface frontale 4.2.1 du
poussoir 4.2, servant à l'application du cylindre-
poussoir 6.2, est située dans sa position de repos respective au-dessus de sa position initiale, le cylindre-poussoir 6.2 subit, sous l'action du ressort de pression 7, une correction de déplacement axial vers le haut jusqu'à ce qu'il vienne à nouveau
s'appliquer contre la surface frontale 4.2.1.
Pendant ce processus de correction, le volume de la chambre 6.3 augmente cependant également de sorte qu'il se produit dans cette chambre une dépression produisant un soulèvement de la bille 9 par rapport à son siège 6.4 en opposition à la force du ressort de pression 8. Il en résulte que du carburant est aspiré de la chambre 6.6 dans la chambre 6.3 par l'intermédiaire de l'alésage 6.2.2
jusqu'à ce que la chambre 6.3 dont le volume a aug-
menté soit à nouveau remplie de carburant; lors-
qu'un équilibre de pression est établi entre les deux chambres, la bille de soupape 9 se referme sous l'action du ressort 8. Il existe à nouveau des conditions nettement définies pour un nouveau
processus d'injection.
Lorsque la position de repos occupée par le poussoir 4.2 ne correspond plus à la position initiale prévue, du fait que, par exemple sous l'effet de modification dans la piézo-céramique, sa longueur a augmenté et ainsi la surface frontale 4.2.1, servant d'appui pour le cylindre-poussoir 6.2, du poussoir 4.2 est située dans sa position de repos respective en dessous de sa position initiale, il règne encore dans la chambre 6.3 une surpression
qui est engendrée par le fait que le cylindre-
poussoir 6.2 et le piston de soupape 6.1 sont bloqués entre le poussoir 4. 2 d'une part et le corps de soupape 3.1 d'autre part sous l'action de
la force du ressort de soupape 3.3 et de la pres-
sion agissant par l'intermédiaire du canal de fluide 1.5 sur le corps de soupape 3.1. Cette surpression
peut maintenant être contrebalancée par l'intermé-
diaire de l'intervalle 6.5 jusqu'à un équilibre de pression qui se produit alors quand le corps
de soupape 3.1 vient s'appliquer contre le contre-
appui 5.5. Il est évident que l'intervalle annulaire 6.5 doit être dimensionné de telle sorte qu'une surpression puisse être supprimée au maximum pendant l'interwvlle de temps différentiel - durée du cycle de travail moins le temps de réglage. Ainsi
également en cas d'allongement de la piézo-
céramique, il existe pour un nouveau processus
d'injection à nouveau des conditions bien définies.
L'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 se différencie de celui des figures 1 et 2 notamment par le fait que d'une part l'organe de piézo-actionnement 4 avec son poussoir 4.2 et le piston-poussoir 6.1 avec le corps de soupape 3.1
effectuent l'un par rapport à l'autre des mouve-
ments inverses 4.3, 4.4 et d'autre part la soupape de piézo-commande est disposée dans un circuit à
basse pression.
Le manchon de guidage 5 fixé dans le volume 1.6 du carter 1 comporte un alésage étagé 5.2, 5.4 dans lequel est logé l'élément de compensation de jeu 6. A l'extrémité supérieure, l'alésage 5.2 est obturé par une plaque de pression 6.2.5 sur laquelle est vulcanisé un élément d'étanchéité 6.2. 6, cette plaque de pression 6.2.5 venant s'appliquer contre la surface frontale 4.2.1 du poussoir 4.2. Dans une zone du corps de soupape 3.1, le carter 1 comporte un siège de soupape 3.2 et il peut exister entre ce siège et le corps de soupape 3.1 un intervalle 3.4 au travers duquel du carburant provenant du volume 1.6 peut s'écouler, par l'intermédiaire du trou d'injection 1.9, jusque dans la chambre de combustion ou dans
le tube d'admission.
L'élément de compensation de jeu 6 comporte un cylindre-poussoir 6.2 pourvu d'un alésage 6.2.1, ainsi que la plaque de pression 6.2.5 et un piston de soupape 6.1 pourvu du corps de soupape 3.1. Le cylindrepoussoir 6.2. est guidé en translation
axiale dans l'alésage 5.2 du manchon de guidage 5.
Dans son alésage 6.2.1 et dans l'alésage 5.4 du manchon de guidage 5 est guidé en translation axiale le piston de soupape 6.1, qui est relié par son extrémité inférieure et par l'intermédiaire
d'un élément d'étanchéité 6.1.2 fixé par vulcanisa-
tion, avec le manchon de guidage 5. Le piston de soupape 6.1 vient alors s'appliquer par le corps de soupape 3.1 contre le siège de soupape 3.2 et le cylindre-poussoir 6.2 s'appuie par sa plaque de pression 6.2.5 contre la surface frontale 4.2.1, et notamment sous l'effet d'un ressort de soupape 3.3 agencé comme un ressort de pression et qui s'appuie d'un côté contre le fond 6.2.1.1 de l'alésage 6.2.1 du cylindre-poussoir 6.2 et de l'autre côté contre la face frontale supérieure 6.1.3 du piston de soupape 6.1. On se rend compte ainsi que le ressort de soupape 3.3 est disposé dans une chambre 6.6 constitué par l'alésage 6.2.1 et son fond ainsi que la surface frontale 6.1.3 du piston de soupape 6.1, ladite chambre étant remplie d'huile. Dans un trou 6.1.4 ménagé dans la surface frontale du piston de soupape 6.1, 6.1.3, il est en outre prévu un ressort de pression 8, une bille de soupape 9 ainsi qu'un fourreau d'obturation 6.7, et notamment de telle sorte que
le trou 6.7.1 du fourreau d'obturation 6.7 consti-
tuant la chambre 6.6 soit fermé par la bille de soupape 9 coopérant avec le siège d'étanchéité
6.4 du fourreau d'obturation 6.7.
La longueur du cylindre-poussoir 6.2 est dimensionnée de telle sorte que sa surface frontale 6.2.4 en forme d'anneau circulaire soit encore espacée d'une distance axiale déterminée du gradin formé dans l'alésage 5. 4 dans la zone de transition avec l'alésage 5.2. En outre le piston de soupape 6.1 est agencé de telle sorte que sa partie guidée dans l'alésage 5.4 ait un plus petit diamètre que la partie guidée dans l'alésage 6.2.1, de manière à créer une surface de collet 6.1.1 en forme d'anneau circulaire, qui vient à nouveau se placer, dans la position de repos de l'appareillage,
i5 au-dessus de la surface frontale 6.2.4.
Dans la zone de surface de collet 6.1.1, le
piston de soupape 6.1 est ourvu de trous transver-
saux 6.1.5 de sorte qu'au total entre la bille de soupape 9 et le manchon de guidage 5 est créée une chambre 6.3 qui est également remplie d'huile et qui est en communication avec la chambre 6.6 dans
le cas o la bille 9 est soulevée du siège d'étan-
chéité 6.4.
En outre, il est prévu entre le diamètre extérieur du piston de soupape 6. 1 et le diamètre intérieur du trou 6.2.1 du cylindre-poussoir 6.2 un intervalle étroit 6.5 s'étendant de la chambre 6.3 jusqu'à la chambre 6.6 et reliant les deux chambres. Un autre intervalle 6.5 est prévu d'une part encore entre le cylindre-poussoir 6.2 et l'alésage 5.2 du manchon de guidage 5 - qui relie la chambre 6.3 avec une chambre partielle 6.6.1 de la chambre 6.6 - et d'autre part encore entre le piston de soupape 6.1 et l'alésage 5.4 du manchon de guidage 5 - qui relie la chambre 6.3 avec une chambre partielle
6.6.2 de la chambre 6.6 -, les deux chambres partiel-
les 6.6.1 et 6.6.2 étant reliées entre elles par des canaux 5.3 formés dans le manchon de guidage 5
et étant également remplies d'tuile.
Le mode de fonctionnement de la soupape à piézo-commande va maintenant être décrit dans la suite: L'organe de piézo-actionnement 4 se trouve avec son poussoir 4.2 dans la position de repos représentée de sorte que le carburant débité par une pompe à carburant peut remplir le volume 1.6 par l'intermédiaire du canal de fluide 1.5 et peut s'écouler dans le canal de retour de fluide
1.7. Lorsque maintenant l'organe de piézo-actionnne-
ment 4, opérant en extension, est excité par une impulsion, ce poussoir 4. 2 se déplace en environ Es d'environ 50 Dm dans la direction 4.3. Sous l'effet de ce mouvement, également le cylindre-
poussoir 6.2 et en outre, sous l'action de l'huile se trouvant dans la chambre 6.3, le piston de soupape 6.1 et, avec lui, le corps de soupape 3. 1, sont déplacés axialement dans le sens 4.4 inverse du sens 4.3, de sorte que le corps de soupape 3.1
se soulève du siège de soupape 3.2 et ouvre l'inter-
valle 3.4 d'une manière telle que le carburant est injecté par l'intermédiaire du trou d'injection 19
dans le tube d'admission ou la chambre de combus-
tion.
Alors que, comme décrit ci-dessus, le pous-
soir 4.2 et également le cylindre-poussoir 6.2 sont déplacés seulement de la course de travail (50 Am) de l'organe de piézo-actionnement 4, le piston de soupape 6.1 est évidemment déplacé d'une plus grande course, notamment de la course de travail multipliée par un facteur qui est égal au quotient de la surface frontale 6.2.4, en forme d'anneau circulaire, du cylindre-poussoir 6.2 et de la
surface de collet 6.1.1, en forme d'anneau circulai-
re, du piston de soupape 6.1. Sous l'effet de cette transformation hydraulique de course et de l'inversion de mouvement résultant de la structure, on obtient ainsi une augmentation de la course du corps de soupape 3.1, ce qui permet alors d'obtenir en correspondance de plus grandes sections de passage d'écoulement dans l'intervalle de soupape 3.4.
Lorsque maintenant l'organe de piézo-
actionnement 4 est à nouveau désexcité par suppres-
sion de l'impulsion, le poussoir 4.2 se déplace, en moins de 50 Es, pour revenir dans sa position de repos. Sous l'effet de la force du ressort de soupape 3.3, également le corps de soupape 3.1 et le piston de soupape 6. 1 sont déplacés dans le sens 4.3 et en outre, par l'intermédiaire du tampon d'huile se trouvant dans la chambre 6.3 et de la force de rappel du ressort de soupape 3.3, le cylindre-poussoir 6.2 est déplacé dans le sens 4.4 de sorte que l'intervalle 3.4 est à nouveau fermé et que le carburant est refoulé dans le
canal de retour 1.7.
Si maintenant la position de repos occupée par le poussoir 4.2 ne correspond plus à la position initiale précédente, du fait que, par exemple sous
l'effet de processus d'adaptation de la piézo-
céramique - qui peuvent également être "élastiques" -
la longueur de l'élément piézo-céramique a raccourci
et ainsi la surface frontale 4.2.1, servant d'ap-
pui pour le cylindre-poussoir 6.2 du poussoir 4.2
est située dans sa position de repos respective au-
dessus de sa position initiale, le cylindre-pous-
soir 6.2 subit alors, sous l'action du ressort de pression 3.3, une correction de position par un mouvement vers le haut dans le sens axial 4. 4 jusqu'à ce qu'il vienne s'appliquer à nouveau contre la surface frontale 4.2.1. Pendant ce processus de correction, le volume de la chambre 6.3 est cependant augmenté de sorte qu'il se produit dans celle- ci une dépression faisant en sorte que la bille de soupape 9 s'écarte de son siège d'étanchéité 6.4 en opposition à la force du ressort de pression 8. En conséquence de l'huile
est aspirée à partir de la chambre 6.6 par l'inter-
médiaire du trou 6.7.1 dans la chambre 6.3 jusqu'à ce que la chambre 6.3 dont le volume a augmenté soit à nouveau remplie d'huile; lorsque l'équilibre de pression est établi entre les deux chambres, la bille de soupape 9 se referme sous la force du ressort 8. Pour un nouveau processus d'injection, il existe ainsi à nouveau des conditions nettement définies. Lorsque la position de repos prise par le poussoir 4.2 ne correspond plus à la position initiale précédente du fait que par exemple, sous
l'effet de modifications dans l'élément piézo-
céramique, sa longueur a augmenté et en conséquence la surface frontale 4. 2.1, servant d'appui pour le cylindre de poussoir 6.2, du poussoir 4.2 est située dans sa position de repos respective en dessous de
sa position initiale, il règne encore dans la cham-
bre 6.3 une surpression qui a été engendrée par le fait que le cylindrepoussoir 6.2 et le piston de soupape 5.1 en association avec le corps de soupape 3.1 sont encore maintenus, sous l'action de la force du ressort de soupape 3.3 entre le poussoir 4.2 d'une partet le siège de soupape 3.2 d'autre part. Cette surpression peut maintenant
être contrebalancée par l'intermédiaire de l'inter-
valle 6.5 jusqu'à un équilibre de pression qui est alors établi quand les conditions de pression dans les chambres 6.3, 6.6, 6.6.1 et 6.6.2 sont
rendues égales.
Il est évident que les intervalles annulaires 6.5 doivent être dimensionnés de telle sorte
qu'une surpression (cette condition est relative-
ment non critique du fait qu'elle est amortie et
compensée par l'intermédiaire des éléments d'étan-
chéité 6.1.2 et 6.2.6) puisse être supprimée. Ainsi également lors d'un allongement de l'élément
piézo-céramique, il existe pour un nouveau proces-
sus d'injection à nouveau des conditions nettement définies. La soupape à piézo-commande représentée sur la figure 4 correspond en majeure partie à celle de la figure 3 et elle est simplement agencée différemment dans la zone de soupape, la soupape de piézo-commande étant dans ce cas à nouveau disposée - comme sur les figures 1 et 2 - dans
un circuit à haute pression.
Dans la zone du canal de fluide 1.5, qui débouche dans le volume 1.6, le carter 1 comporte un siège de soupape 3.2 et il est créé entre celui-ci et le corps de soupape 3.1 un intervalle 3.4 par lequel du carburant peut s'écouler du canal de fluide 1.5 jusque dans le canal de retour de fluide 1.7. Dans la position de repos de la soupape à piézo-commande dans laquelle le piston de soupape 6.1 vient s'appliquer contre une butée 6.1. 7 prévue dans l'alésage 5.2 du manchon de guidage 5, l'intervalle 3.4 est alors ouvert car la tige 6.1.6 du piston de soupape 6.1 écarte le corps de soupape 3.1 de son siège 3.2. Par contre lorsque l'organe de piézoactionnement est excite, le piston de soupape 6.1 se déplace vers le haut dans le sens 4.4 de telle sorte que, sous l'effet de la pression régnant dans le canal de fluide 1.5, le corps de soupape 3.1 soit appliqué contre le siège de soupape 3.2, en fermant l'intervalle 3.4 et en interrompant la liaison entre le canal de retour de fluide 1.7 et le canal de fluide 1. 5 en
vue d'une augmentation de pression dans celui-ci.
2 6 10996
Claims (10)
1. Soupape de piézo-commande pour la commande de l'injection de carburant par l'intermédiaire d'une soupape d'injection dans des moteurs à combustion interne comportant, disposés coaxiale- ment dans un carter, un organe de piézo-actionnement et une soupape qui relie un canal de fluide du carter et qui comporte un siège de soupape et un corps de soupape qui est sollicité par un ressort de soupape et qui coopère, par l'intermédiaire d'un piston de soupape guidé en translation dans un alésage d'un manchon de guidage fixé dans le
carter, avec un cylindre poussoir déplaçable par l'organe de piézo-
actionnement, par l'intermédiaire d'un fluide se trouvant dans une chambre créee entre eux, une surface frontale du piston de soupape étant réalisée plus petite, en vue d'une multiplication de course, qu'une surface frontale du cylindre-poussoir et aussi bien l'organe de piézoactionnement que le corps de soupape se déplaçant dans le même sens, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le carter (1), coaxialement à l'organe de piézo-actionnement (4) et au corps de soupape (3.1) et entre ceux-ci en outre un élément hydraulique de compensation de jeu (6), se composant du cylindre poussoir (6.2) guidé en translation dans un autre alésage (5.2) du manchon de guidage (5) et pourvu d'un alèsage de traversée (6.2.1, 6.2.2) orienté axialement, tandis qu'il est prévu dans la chambre (6.3) remplie de carburant et constituée par l'extrémité inférieure du cylindre poussoir (6.2), par la partie inférieure de l'alésage (5.2) et par la surface frontale (6.1.1) du piston de soupape (6.1) guidé en translation dans l'alésage (5.4) du manchon de guidage (5) relié audit autre alésage (5.2), en outre un premier ressort de pression (7) s'appuyant d'un côté contre le fond dudit autre alésage (5.2) et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une cage de ressort (8.1), contre l'extrémité inférieure du cylindre poussoir (6.2) et, à l'intérieur de la cage de ressort (8.1), une bille de soupape (9) obturant l'alésage de traversée (6.2.2) sous l'impulsion d'un deuxième ressort de pression (8), et la chambre (6.3) est reliée, par l'intermédiaire d'un intervalle (6.5) existant entre le manchon de guidage (5) et le cylindre poussoir (6.2) et d'un trou (6.2.3), avec l'alésage de traversée (6.2.1, 6.2.2) pouvant être également rempli de carburant, et en ce que le cylindre poussoir (6. 2) s'applique contre une surface frontale (4.2.1), pourvue de rainures (4. 2.2), d'un poussoir (4.2) de l'organe de piézo-actionnement (4) tandis que le piston de soupape (6.1) s'applique contre le corps de soupape (3.1)
(Figure 2).
2. Soupape à piézo-commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège de soupape (3.2) du corps de soupape (3.1) est agencé sur le carter (1) en formant un intervalle (3.4) entre lui et le corps de soupape (3.1) dans la zone du canal de fluide (1.5) et en ce que, lors d'une excitation de l'organe de piézo-actionnement (4), le corps de soupape (3.1) ferme l'intervalle (3.4) et interrompt la liaison entre le canal de fluide en retour (1.7) et le canal de fluide (1.5) en vue d'une
augmentation de pression dans celui-ci.
3. Soupape à piézo-commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alésage de traversée (6.2.2) a un diamètre sensiblement plus petit et une longueur plus petite que l'alésage de
traversée (6.2.1) du cylindre poussoir (6.2).
4. Soupape à piézo-commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième ressort de pression (8) a une caractéristique d'élasticité bien plus faible que le premier ressort de
pression (7).
5. Soupape à piézo-commande selon la revendication I, caractérisée en ce que le trou (6.2.3) débouche, dans la partie supérieure du cylindre de poussoir (6.2) mais cependant encore à l'intérieur de la zone de guidage dans le fourreau de guidage (6.5), dans l'alésage de
traversée (6.2.1).
6. Soupape à piézo-commande selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le fourreau de guidage (5) des canaux (5.3) reliant le canal de fluide (1.5), par l'intermédiaire de
l'intervalle (3.4), avec le canal de retour de fluide (1.7).
7. Soupape à piézo-commande pour la commande de l'injection de carburant, par l'intermédiaire d'une soupape d'injection,
dans des moteurs à combustion interne comportant, dispoés coaxiale-
ment dans un carter, un organe de piézo-actionnement et une soupape qui relie un canal de fluide du carter et qui comporte un siège de soupape et un corps de soupape qui est sollicité par un ressort de soupape et qui coopère, par l'intermédiaire d'un piston de soupape guidé en translation dans un alésage d'un manchon de guidage fixé dans le
carter, avec un cylindre poussoir déplaçable par l'organe de piézo-
actionnement, par l'interrrédiaire d'un fluide se trouvant dans une chambre créée entre eux, une surface frontale' du piston de soupape étant réalisée plus petite, en vue d'une multiplication de course, qu'une surface frontale du cylindre de poussoir, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le carter (1), coaxialement à l'organe de piézo-actionnement (4) et au corps de soupape (3.1) se déplaçant en sens inverse de celui-ci, ainsi qu'entre ces deux composants, en outre un élément hydraulique de compensation de jeu (6), se composant du cylindre poussoir (6.2) guidé en translation dans un autre alésage (5.2) du manchon de guidage (5) et pourvu d'un alésage de traversée (6.2.1) orienté axialement, la chambre (6.3) remplie d'huile et constituée par la surface frontale inférieure (6. 2.4), agencée en forme d'anneau circulaire, du cylindre poussoir (6.2), par la partie inférieure de l'alésage (5.2) et par la surface de délimitation frontale (6.1.1) agencée en forme d'anneau circulaire du piston de soupape (6.1), guidé en outre en translation axiale dans l'alésage de traversée (6.2.1) est séparée d'une autre chambre (6.6), également remplie d'huile et constituée par l'alésage de traversée (6.2.1) et le piston de soupape (6.1) guidé dans celui-ci, par une bille de soupape (9) sollicitée par un ressort de pression (8) -ces deux composants étant disposés dans le piston de soupape (6.1)-, tandis qu'elle est reliée à ladite autre chambre (6.6) par l'intermédiaire d'un intervalle (6.5) entre le piston de soupape (6.1) et le cylindre-poussoir (6.2), en ce qu'il est prévu dans l'autre chambre (6.6) un ressort de soupape (3.3) s'appuyant d'un côté contre le fond (6.2.1.1) de l'alésage de traversée (6.2.1) et de l'autre côté contre le piston de soupape (6.1) et qui applique le cylindre poussoir (6.2) contre une surface frontale (4. 2.1) d'un poussoir (4.2) de l'organe de piézo-actionnement (4) en maintenant en position de repos, par l'intermédiaire du piston de soupape (6.1), le corps de soupape (3.1)
par rapport au siège de soupape (3.2) (Figures 3 et 4).
8. Soupape à piézo-commande selon la revendication 7, caractérisée en ce que le siège de soupape (3.2) du corps de soupape (3.1) relié au piston de soupape (6.1) est agencé sur le carter (1) dans la zone du canal de fluide (1.5), en formant un intervalle (3.4) entre lui et le
corps de soupape (3.1) de sorte que, lorsque l'organe de piézo-action-
nement (4) est excité, le corps de soupape (3.1) ouvre l'intervalle (3.4) et établit la liaison entre le canal de fluide (1.5) et un trou d'injection (1.9)
(Figure 3).
9. Soupape à piézo-commande selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'il est prévu d'autres intervalles (6.5) entre le cylindre poussoir (6. 2) et le manchon de guidage (5) dans la zone dudit autre alésage (5.2) ainsi qu'entre le piston de soupape (6.1) et le manchon de guidage (5) dans la zone de l'alésage premièrement cité
(5.4).
10. Soupape à piézo-commande selon la revendication 9, caractérisée en ce que dans le manchon de guidage (5) sont formés des canaux (5.3) reliant les chambres (6.6, 6.6.1) avec une chambre (6.6.2) -dans laquelle débouche l'intervalle (6.5) existant entre le piston de
soupape (6.1) et le manchon de guidage (5)-.
Il. Soupape à piézo-commande selon la revendication 7, caractérisée en ce que la bille de soupape (9) est poussée, vers (4.4) ladite autre chambre (6.6), contre un siège d'étanchéité (6.4) formé dans le piston de soupape (6.1). 12. Soupape à piézo-commande selon la revendication 7, caractérisée en ce que le siège de soupape (3.2) du corps de soupape (3.1) , coopérant avec le piston de soupape (6.1, 6.1.6), est agencé sur le carter (1) dans la zone du canal de fluide (1.5) en formant un intervalle (3.4) entre lui et le corps de soupape (3.1) de sorte que, lorsque l'organe de piézo-actionnement (4) est excité, le corps de soupape (3.1) ferme l'intervalle (3.4) et interrompt la liaison entre le canal de retour de fluide (1.7) et le canal de fluide (1.5) en vue d'une augmentation de
pression dans celui-ci (Figure 4).
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