FR2766523A1 - FUEL INJECTION VALVE WITH DIRECT INJECTION AND ELECTROVALVE CONTROL FOR MULTI-CYLINDER ENGINE - Google Patents
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Abstract
Un corps de soupape contient un piston de commande, un obturateur et une canalisation haute pression pouvant être reliée, lorsque l'obturateur est levé de son siège, à une canalisation d'amenée menant à une chambre de pression entourant une aiguille d'injection.Un perçage (7, 8) du piston de commande (5) et de l'obturateur (4) relie en permanence une chambre de commande (9) à la canalisation haute pression (11) avec interposition d'un étranglement d'arrivée. La chambre (9) peut être détendue par une électrovanne (26). L'obturateur (4) est capable, pendant l'injection, d'interrompre une liaison de détente allant de une canalisation d'amenée (16) à la canalisation de retour (25), comprenant un étranglement.Applicable aux moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres.A valve body contains a control piston, a shutter and a high pressure line which can be connected, when the shutter is lifted from its seat, to a supply line leading to a pressure chamber surrounding an injection needle. A bore (7, 8) of the control piston (5) and of the shutter (4) permanently connects a control chamber (9) to the high pressure pipe (11) with the interposition of an inlet throttle. The chamber (9) can be expanded by a solenoid valve (26). The shutter (4) is capable, during injection, of interrupting an expansion connection from a supply line (16) to the return line (25), comprising a throttle. Applicable to internal combustion engines multi-cylinder.
Description
-1 L'invention concerne une soupape injectrice de carburant à injection-1 The invention relates to an injection fuel injection valve
directe et pilotage par électrovanne pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres, comprenant un piston de commande et s un obturateur de soupape coopérant avec lui dans un corps de soupape, une canalisation haute pression menant à l'obturateur et pouvant être reliée, lorsque l'obturateur est ouvert, c'est-à- dire levé de son siège, à une canalisation d'amenée qui débouche dans une chambre de pression entourant une aiguille d'injection, ainsi qu'un perçage traversant s'étendant dans le piston de commande et l'obturateur et à travers lequel une chambre de commande, délimitée par le piston de commande, est reliée en permanence à la canalisation haute pression avec interposition d'un étranglement d'arrivée, la chambre de commande, à laquelle est appliquée une pression, pouvant être détendue par l'électrovanne, laquelle influence l'injection, la soupape comprenant en outre une canalisation de retour direct and pilot operated by solenoid valve for an internal combustion engine with several cylinders, comprising a control piston and a valve plug cooperating with it in a valve body, a high pressure pipe leading to the valve and being able to be connected, when the shutter is open, that is to say lifted from its seat, to a supply pipe which opens into a pressure chamber surrounding an injection needle, as well as a through bore extending in the piston control valve and shutter and through which a control chamber, delimited by the control piston, is permanently connected to the high pressure pipe with the interposition of an inlet throttle, the control chamber, to which is applied a pressure, which can be relieved by the solenoid valve, which influences the injection, the valve further comprising a return line
présentant un point d'étranglement. presenting a choke point.
On connaît une telle soupape injectrice, pilotée par électrovanne, par le document DE 196 12 738 Ai, selon lequel le piston de commande, ensemble avec 1 'obturateur de scupape intégré, est guidé dans deux parties du corps de la soupape et Such an injector valve, piloted by solenoid valve, is known from document DE 196 12 738 Ai, according to which the control piston, together with the integrated valve shutter, is guided in two parts of the valve body and
en liaison directe avec le côté arrière de l'aiguille d'injection. in direct connection with the rear side of the injection needle.
L'obturateur est entouré d'une chambre annulaire dans laquelle débouchent d'une part la canalisation d'amenée et d'autre part une The shutter is surrounded by an annular chamber into which, on the one hand, the inlet pipe and on the other hand a
canalisation de retour étranglée.choked return line.
Dans le cas de systèmes de ce type, la canalisation haute pression menant à la buse d'injection est détendue en permanence par le retour étranglé, plus exactement par la liaison permanente menant de la canalisation d'amenée à travers la chambre annulaire à In the case of systems of this type, the high-pressure pipe leading to the injection nozzle is continuously relaxed by the throttled return, more precisely by the permanent connection leading from the supply pipe through the annular chamber to
la canalisation de retour.the return line.
Le but de l'invention est de permettre une nette amélioration du rendement global du système The object of the invention is to allow a clear improvement in the overall performance of the system.
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d'injection, par des dispositions peu coûteuses dans la construction de chacune des soupapes injectrices de carburant - du type générique indiqué au début - d'un moteur. Partant d'une soupape comme spécifiée au début, on obtient ce résultat par le fait que, pendant l'injection, l'obturateur de soupape est capable d'interrompre une liaison de détente menant de la injection, by inexpensive arrangements in the construction of each of the fuel injection valves - of the generic type indicated at the beginning - of an engine. Starting from a valve as specified at the beginning, this is obtained by the fact that, during injection, the valve shutter is capable of interrupting an expansion link leading from the
canalisation d'amenée à la canalisation de retour. supply line to return line.
lo Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention: - la liaison de détente est réalisée comme un étranglement de détente du système; l'étranglement de détente du système est agencé à l'intérieur du corps de soupape dans une dérivation de la canalisation d'amenée et est en liaison avec la canalisation de retour, à travers une gorge périphérique prévue sur l'obturateur, faisant également office de piston de soupape seulement, en dehors du temps d'injection; - l'étranglement de détente du système est prévu dans l'obturateur et peut être relié seulement en dehors du temps d'injection à une chambre annulaire entourant l'obturateur dans la zone du siège de la soupape, de manière que soit établie une liaison de détente menant de la canalisation d'amenée, débouchant dans la chambre annulaire, à travers l'étranglement de détente du système et un perçage longitudinal s'étendant dans l'obturateur, jusqu'à la canalisation de retour; - le piston de commande et l'obturateur, ayant un plus petit diamètre, de même que leurs perçages traversants, sont disposés coaxialement, des faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre du piston de commande et de l'obturateur étant pressées l'une contre l'autre - en étanchanchéifiant les perçages traversants -, le perçage traversant agencé dans le piston de commande présentant lo According to advantageous embodiments of the invention: - the expansion link is produced as a system expansion throttle; the expansion throttle of the system is arranged inside the valve body in a bypass of the supply line and is connected to the return line, through a peripheral groove provided on the valve, also acting valve piston only, outside the injection time; - the expansion throttle of the system is provided in the obturator and can be connected only outside the injection time to an annular chamber surrounding the obturator in the area of the seat of the valve, so that a connection is established expansion leading from the supply pipe, opening into the annular chamber, through the expansion throttle of the system and a longitudinal bore extending in the shutter, up to the return pipe; - The control piston and the shutter, having a smaller diameter, as well as their through holes, are arranged coaxially, end faces directed towards each other of the control piston and the shutter being pressed l one against the other - by sealing the through holes - the through hole arranged in the control piston having
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un étranglement d'arrivée à son extrémité côté chambre de commande; - le piston de commande et l'obturateur forment ensemble, dans la zone de leurs faces extrêmes dirigées l'une vers l'autre, une chambre intermédiaire de forme annulaire qui est en liaison avec la canalisation de retour en toute position du piston de commande; - la gorge périphérique, de configuration peu profonde, ou le perçage longitudinal s'étendant dans l'obturateur an inlet throttle at its end on the control chamber side; - the control piston and the shutter together form, in the region of their end faces directed towards each other, an intermediate chamber of annular shape which is in connection with the return pipe in any position of the control piston ; - the peripheral groove, of shallow configuration, or the longitudinal bore extending into the obturator
io mène à la chambre intermédiaire de forme annulaire. io leads to the annular intermediate chamber.
Les dispositions selon l'invention évitent une détente permanente pendant l'injection, à savoir par la liaison - pouvant être commandée - entre la canalisation d'amenée menant à la buse d'injection et la canalisation de retour reliée au système basse pression. En d'autres termes, une détente a lieu seulement entre les injections, mais non pas pendant l'injection. La quantité de carburant retournée est ainsi diminuée considérablement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la The arrangements according to the invention avoid permanent expansion during injection, namely by the connection - which can be controlled - between the supply pipe leading to the injection nozzle and the return pipe connected to the low pressure system. In other words, relaxation takes place only between injections, but not during the injection. The quantity of fuel returned is thus considerably reduced. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the
description qui va suivre de deux exemples de description which follows of two examples of
réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une soupape injectrice de carburant selon l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale à échelle beaucoup plus grande de la partie supérieure d'une telle soupape; et - la figure 3 est une vue semblable d'une variante de réalisation de la soupape injectrice de non-limiting embodiment, as well as the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is an axial section of a fuel injector valve according to the invention; - Figure 2 is an axial section on a much larger scale of the upper part of such a valve; and - Figure 3 is a similar view of an alternative embodiment of the injection valve of
carburant selon l'invention.fuel according to the invention.
Une soupape injectrice de carburant selon la figure 1, à injection directe et à pilotage par électrovanne, soupape qui est appliquée de préférence à des systèmes d'injection à accumulation de moteurs à combustion interne à plusieurs cylindres, fonctionnant selon le principe de la rampe de distribution commune ("Common-Rail"), se compose d'un corps de soupape 2 en plusieurs parties, d'un piston de commande 5 guidé pour s pouvoir coulisser longitudinalement dans un évidement cylindrique étagé 3 ménagé dans le corps de soupape 2 et d'un obturateur de soupape 4 coopérant avec ce piston, ainsi que d'une aiguille d'injection 6 chargée par ressort et séparée dans l'espace de l'obturateur 4 et du A fuel injection valve according to FIG. 1, with direct injection and controlled by a solenoid valve, a valve which is preferably applied to injection systems with accumulation of internal combustion engines with several cylinders, operating according to the principle of the ramp common distribution ("Common-Rail"), consists of a valve body 2 in several parts, of a control piston 5 guided so as to be able to slide longitudinally in a cylindrical step recess 3 formed in the valve body 2 and a valve shutter 4 cooperating with this piston, as well as an injection needle 6 loaded by spring and separated in the space of the shutter 4 and the
io piston de commande 5.io control piston 5.
L'obturateur 4 est réalisé pour servir en même temps de piston de soupape et disposé sur le même axe que le piston de commande 5 - ayant un plus grand diamètre - qui présente un perçage traversant 7, auquel se raccorde un perçage traversant 8 ménagé dans l'obturateur. Le piston de commande 5 et l'obturateur ou piston de soupape 4 sont logés tous deux dans une partie The shutter 4 is designed to serve at the same time as a valve piston and arranged on the same axis as the control piston 5 - having a larger diameter - which has a through hole 7, to which a through hole 8 formed in the shutter. The control piston 5 and the valve plug or valve piston 4 are both housed in a part
d'un seul tenant du corps 2 de la soupape. in one piece with the body 2 of the valve.
Par son côté arrière, le piston de commande 5 délimite un côté d'une chambre de commande 9 dans laquelle débouche un étranglement d'arrivée 10 du perçage traversant 7. En raison de la prévision de l'étranglement d'arrivée 10, il s'établit, sur l'extrémité côté haute pression du piston de soupape, une pression plus élevée que dans la chambre de commande 9 lorsque cette dernière est détendue, ce qui provoque By its rear side, the control piston 5 delimits one side of a control chamber 9 into which an inlet throttle 10 of the through hole 7 opens. Due to the provision of the inlet throttle 10, it s '' establishes, on the high pressure end of the valve piston, a higher pressure than in the control chamber 9 when the latter is relaxed, which causes
la levée de l'obturateur 4 de son siège de soupape 12. lifting the shutter 4 from its valve seat 12.
La chambre de commande 9 communique, à travers les deux perçages traversants coaxiaux 7, 8, avec une canalisation haute pression 11 s'étendant radialement dans le corps de soupape 2. Le piston de soupape est pourvu d'une surface obturatrice 13 de forme conique, qui est adaptée au siège de soupape conique 12 prévu The control chamber 9 communicates, through the two coaxial through holes 7, 8, with a high pressure pipe 11 extending radially in the valve body 2. The valve piston is provided with a sealing surface 13 of conical shape. , which is suitable for the intended conical valve seat 12
dans le corps 2.in the body 2.
A cette forme conique se raccorde, sur le piston de soupape, un embout cylindrique 14 entouré d'une chambre annulaire 15 d'o part une canalisation d'amenée 16 qui débouche dans une chambre de pression 17 To this conical shape is connected, on the valve piston, a cylindrical nozzle 14 surrounded by an annular chamber 15 from which a supply pipe 16 which opens into a pressure chamber 17
entourant l'aiguille d'injection 6 chargée par ressort. surrounding the injection needle 6 loaded by spring.
Selon la figure 2, la canalisation d'amenée 16 présente une dérivation 18 comprenant un étranglement de détente du système 19, lequel coopère, dans le sens d'une commande de montée ou de descente, avec une gorge périphérique 20 ménagée dans la partie supérieure du piston de soupape 4. La gorge périphérique 20 est reliée à travers une chambre intermédiaire 21 de forme According to FIG. 2, the supply pipe 16 has a bypass 18 comprising an expansion throttle of the system 19, which cooperates, in the direction of an ascent or descent command, with a peripheral groove 20 formed in the upper part of the valve piston 4. The peripheral groove 20 is connected through an intermediate chamber 21 of shape
annulaire à une canalisation de retour 22. annular to a return pipe 22.
La chambre intermédiaire 21 est formée à parts égales par une réduction de section 23 pratiquée dans le piston de commande et une réduction de section 24 pratiquée dans le piston de soupape 4 et cette chambre The intermediate chamber 21 is formed in equal parts by a reduction in section 23 practiced in the control piston and a reduction in section 24 practiced in the valve piston 4 and this chamber
est nettement plus grande que la gorge périphérique 20. is significantly larger than the peripheral groove 20.
A la position représentée, le piston de soupape 4, appliqué contre le siège 12, établit une liaison de détente ouverte allant de la canalisation d'amenée 16 à travers l'étranglement de détente du système 19, la gorge périphérique 20 et la chambre intermédiaire 21 jusqu'à la canalisation de retour 22 In the position shown, the valve piston 4, applied against the seat 12, establishes an open expansion link going from the supply line 16 through the expansion throat of the system 19, the peripheral groove 20 and the intermediate chamber 21 to return line 22
côté basse pression.low pressure side.
Dès que la chambre de commande 9, pouvant être reliée à une canalisation de détente 25, est détendue par l'activation de l'électrovanne 26 (figure 1), le piston de soupape 4 est levé de son siège 12, du fait que la pression régnant sur l'embout 14 de ce piston est plus élevée, et l'arête de distribution inférieure 20a de la gorge périphérique 20 passe par-dessus l'étranglement de détente du système 19, de sorte que la As soon as the control chamber 9, which can be connected to an expansion line 25, is expanded by the activation of the solenoid valve 26 (FIG. 1), the valve piston 4 is lifted from its seat 12, because the pressure prevailing on the nozzle 14 of this piston is higher, and the lower distribution edge 20a of the peripheral groove 20 passes over the expansion throttle of the system 19, so that the
détente est interrompue pendant l'injection. trigger is interrupted during the injection.
La chambre intermédiaire 21 de forme annulaire et la canalisation de retour 22 sont - contrairement à l'étranglement de détente du système 19 et à la gorge périphérique 20 - reliées en permanence l'une à l'autre, The intermediate chamber 21 of annular shape and the return pipe 22 are - unlike the expansion throttle of the system 19 and the peripheral groove 20 - permanently connected to each other,
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indépendamment de la position instantanée du piston de regardless of the instantaneous position of the piston
soupape 4.valve 4.
Selon la figure 3, l'étranglement de détente du système 19 ne se trouve pas dans le corps 2 de la soupape, mais dans le piston de soupape 4 et est en liaison avec un perçage longitudinal 27 s'étendant dans According to FIG. 3, the expansion throttle of the system 19 is not located in the body 2 of the valve, but in the valve piston 4 and is in connection with a longitudinal bore 27 extending in
ce piston et menant à la chambre intermédiaire 21. this piston and leading to the intermediate chamber 21.
L'étranglement de détente du système 19 possède, à faible distance de l'embout 14, une zone io d'orientation radiale et peut être relié à la chambre annulaire 15 seulement lorsque le piston ou obturateur de soupape 4 occupe sa position fermée. La section d'embouchure 19a de l'étranglement 19 se trouve dans la zone supérieure de la chambre annulaire 15, si bien que is la liaison de détente est supprimée déjà après une The expansion throttle of the system 19 has, at a short distance from the end piece 14, a region of radial orientation and can be connected to the annular chamber 15 only when the piston or valve shutter 4 occupies its closed position. The mouth section 19a of the constriction 19 is located in the upper zone of the annular chamber 15, so that the expansion link is already removed after a
faible course d'ouverture du piston/obturateur 4. short piston / shutter opening stroke 4.
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