FR2544022A1 - FUEL INJECTOR FOR DIESEL ENGINES - Google Patents
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Abstract
L'INJECTEUR DE CARBURANT POUR MOTEURS DIESEL COMPORTE UNE AIGUILLE D'INJECTEUR 9 QUI EST COMMANDEE PAR LA PRESSION DE CARBURANT ET PRESENTE UN TRONCON D'EXTREMITE TRONCONIQUE 15 COOPERANT AVEC UN SIEGE CONIQUE 5 QUI COMMUNIQUE AVEC UNE CAVITE 6 FORMEE DANS LE CORPS 1 DE L'INJECTEUR ET PRESENTANT AU MOINS UN TROU 8 DE SORTIE POUR LE CARBURANT. L'AIGUILLE 9 PRESENTE UN TRONCON FINAL CYLINDRIQUE 16 QUI EST UN PROLONGEMENT DU TRONCON D'EXTREMITE TRONCONIQUE 15, ET QUI A UNE LONGUEUR INFERIEURE A LA COURSE DE LEVEE OU D'OUVERTURE DE L'AIGUILLE, ET QUI SE TROUVE MONTE COULISSANT DANS UNE PARTIE CYLINDRIQUE 7 DE LA CAVITE 6, AVEC UN JEU DE DEUX A TROIS CENTIEMES DE MILLIMETRE. DANS LA PHASE INITIALE D'OUVERTURE DE L'AIGUILLE, CE JEU PERMET AU CARBURANT D'ETRE ASPIRE DANS LA CAVITE 6. LE MOTEUR EST MOINS BRUYANT, CONSOMME MOINS ET POLLUE MOINS. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES MOTEURS DIESEL.THE FUEL INJECTOR FOR DIESEL ENGINES CONTAINS AN INJECTOR NEEDLE 9 WHICH IS CONTROLLED BY THE FUEL PRESSURE AND HAS A TRUNCONIC END SECTION 15 COOPERATING WITH A CONICAL SEAT 5 THAT COMMUNICATES WITH A CAVITY 6 FORMED IN THE BODY 1 OF THE INJECTOR AND WITH AT LEAST ONE 8 FUEL OUTLET HOLE. NEEDLE 9 HAS A CYLINDRICAL FINAL TRUNCON 16 WHICH IS AN EXTENSION OF THE TRUNCONIC END TRUNCON 15, AND WHICH HAS A LENGTH LESS THAN THE LIFTING OR OPENING STROKE OF THE NEEDLE, AND WHICH IS MOUNTED SLIDING IN A CYLINDRICAL PART 7 OF CAVITY 6, WITH A SET OF TWO TO THREE HUNDRED OF A MILLIMETER. IN THE INITIAL PHASE OF OPENING THE NEEDLE, THIS SET ALLOWS FUEL TO BE SUCKED INTO CAVITY 6. THE ENGINE IS LESS NOISY, CONSUMES LESS AND LESS POLLUTED. APPLICATION TO DIESEL ENGINE EQUIPMENT.
Description
La présente invention se rapporte à un injecteur de carburant pour moteursThe present invention relates to a fuel injector for engines
diesel, du type comprenant un corps d'injecteur ayant: un alésage de guidage axial et cylindrique, une chambre de pression dans laquelle s'ouvre l'alésage de guidage, -un canal d'alimentation en carburant sous pression, qui s'ouvre dans la chambre de pression, un siège de clapet conique communiquant avec la diesel engine, of the type comprising an injector body having: an axial and cylindrical guide bore, a pressure chamber into which the guide bore opens, -a pressurized fuel supply channel, which opens in the pressure chamber, a conical flap seat communicating with the
chambre de pression et ayant un diamètre d'ouverture infé- pressure chamber and having a smaller opening diameter
rieur au diamètre de l'alésage de guidage cylindrique, the diameter of the cylindrical guide bore,
une saillie d'extrémité étroite,- a narrow end protrusion, -
une cavité formée dans la saillie d'extrémité étroite du corps d'injecteur et ayant une partie cylindrique dans laquelle s'ouvre le siège conique, au moins un orifice de sortie du carburant formé dans la cavité, une aiguille d'injecteur déplaçable axialement dans le corps d'injecteur afin de commander le passage de carburant entre la chambre de pression et la cavité, l'aiguille d'injecteur ayant: une tige cylindrique montée coulissante dans l'alésage de guidage du corps d'injecteur et soumise à l'action de moyens élastiques qui la rappelle vers la chambre de pression, une partie d'extrémité coopérant avec le siège conique du corps d'injecteur, et a cavity formed in the narrow end projection of the injector body and having a cylindrical portion into which the conical seat opens, at least one fuel outlet formed in the cavity, an injector needle axially displaceable in the injector body for controlling the passage of fuel between the pressure chamber and the cavity, the injector needle having: a cylindrical rod slidably mounted in the guide bore of the injector body and subjected to the action of elastic means which recalls it towards the pressure chamber, an end part cooperating with the conical seat of the injector body, and
une partie intermédiaire entre la partie cylindri- an intermediate part between the cylindrical part
que et la partie d'extrémité.that and the end part.
Dans les injecteurs connus du type présenté ci- In the known injectors of the type presented below
dessus, la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur qui coopère avec le siège conique dans le corps d'injecteur afin de commander le passage de carburant entre la chambre de pression et la quavité, a la forme d'une pointe conique De tels injecteurs connus sont normalement utilisés dans des moteurs à injection directe, c'est-à-dire ceux dans lesquels le carburant est injecté directement dans une chambre de 2 a 5,:J above, the end portion of the injector needle which cooperates with the conical seat in the injector body to control the passage of fuel between the pressure chamber and the quavity, in the form of a conical tip Such known injectors are normally used in direct injection engines, that is to say those in which the fuel is injected directly into a chamber of 2 to 5.
combustion formée dans la tête de piston. combustion formed in the piston head.
Dans les moteurs à injection indirecte (c'est-à- In indirect injection engines (ie
dire les moteurs dans lesquels le carburant est injecté dans une chambre de précombustion formée dans la tête de cylindre et communiquant avec la chambre de combustion), des injec- teurs à jet annulaire ou à téton sont normalement utilisés, et permettent de diminuer la vitesse d'augmentation de la ie engines in which the fuel is injected into a pre-combustion chamber formed in the cylinder head and communicating with the combustion chamber), ring-jet or nipple injectors are normally used, and can reduce the speed of combustion. increase
pression de combustion.combustion pressure.
Cependant, dans les injecteurs à jet annulaire ou à téton, la partie terminale de l'aiguille d'injecteur est exposée à la combustion qui s'effectue dans la chambre de précombustion, et ceci est dommageable à la durée de vie et However, in the annular jet or nipple injectors, the end portion of the injector needle is exposed to combustion which takes place in the pre-combustion chamber, and this is detrimental to the service life and
à la sécurité opérationnelle de l'injecteur. to the operational safety of the injector.
L'objet de la présente invention est de proposer un injecteur du type présenté ci-dessus, et qui peut être utilisé avantageusement même dans des moteurs équipés de chambres de précombustion, tout en évitant les inconvénients mentionnés ci-dessus des injecteurs à jet annulaire, et en assurant un fonctionnement plus régulier du moteur avec une consommation spécifique en carburant plus faible et des The object of the present invention is to provide an injector of the type presented above, and which can be used advantageously even in engines equipped with pre-combustion chambers, while avoiding the aforementioned drawbacks of jet injectors, and ensuring smoother running of the engine with lower specific fuel consumption and
émissions d'échappement réduites. reduced exhaust emissions.
Afin d'atteindre ce but, la présente invention propose un injecteur de carburant pour moteurs diesel, du type présenté ci-dessus, caractérisé en ce que la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon In order to achieve this object, the present invention proposes a fuel injector for diesel engines, of the type presented above, characterized in that the end portion of the injector needle comprises a section
tronconique coopérant avec le siège conique du corps d'injec- frustoconical cooperating with the conical seat of the injection body
teur, et un tronçon final cylindrique qui s'engage dans la partie cylindrique de la cavité, la longueur du tronçon final tor, and a final cylindrical section which engages in the cylindrical part of the cavity, the length of the final section
cylindrique étant inférieure à la course de levée de l'ai- cylindrical being lower than the lifting stroke of the
guille d'injecteur et le jeu entre le tronçon final cylindri- injector and the clearance between the final cylindrical section
que de l'aiguille d'injecteur et la partie cylindrique de la cavité étant tel qu'il permet au carburant d'être aspiré par dépression vers la cavité pendant la phase-initiale de levée de l'aiguille d'injecteur, au cours de laquelle le than the injector needle and the cylindrical portion of the cavity being such that it allows the fuel to be sucked by vacuum towards the cavity during the initial phase of lifting the injector needle, during which the
tronçon final cylindrique est engagé dans la partie cylin- final cylindrical section is engaged in the cylindrical part
drique de la cavité.drique of the cavity.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- Other features and advantages of the invention
tion seront mieux compris à la lecture de la description qui tion will be better understood from reading the description
va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se réfé- will follow several examples of implementation and referring to
rant aux dessins annexés, sur lesquels: les figures 1 et 2 représentent deux injecteurs de carburant de l'état de la technique, pour moteurs diesel, en coupe axiale, les figures 3 et 4 représentent, en coupe axiale, deux injecteurs similaires à ceux représentés sur les figures 1 et 2, mais réalisés conformément à la présente invention, la figure 5 représente un détail de l'injecteur de la figure 3 à une plus grande échelle, la figure 6 est une vue similaire & la figure 5 FIGS. 1 and 2 show two fuel injectors of the state of the art, for diesel engines, in axial section, FIGS. 3 and 4 show, in axial section, two injectors similar to those FIGS. 5 and 5 show a detail of the injector of FIG. 3 on a larger scale, FIG. 6 is a view similar to FIG. 5.
représentant l'aiguille d'injecteur dans la position totale- representing the injector needle in the total position-
ment ouverte, la figure 7 est une vue similaire à la figure 5 d'une variante de réalisation de l'invention, la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 de la variante représentée sur la figure 7, et les figures 9, 10 et 11, sont des vues similaires à la figure 5 de trois autres variantes de réalisation de l'injecteur. L'injecteur de l'état de la technique représenté Figure 7 is a view similar to Figure 5 of an alternative embodiment of the invention, Figure 8 is a view similar to Figure 6 of the variant shown in Figure 7, and Figures 9, 10 and 11 are views similar to Figure 5 of three other embodiments of the injector. The injector of the state of the art shown
sur la figure 1 comprend un corps, désigné de manière géné- FIG. 1 comprises a body, generally designated
rale par la référence 1, ayant un alésage de guidage axial et by reference 1, having an axial guide bore and
cylindrique 2 qui s'ouvre dans une chambre de pression 3. cylindrical 2 which opens into a pressure chamber 3.
Un canal d'alimentation en carburant 4 est formé A fuel supply channel 4 is formed
dans le corps 1 et s'ouvre dans la chambre de pression 3. in the body 1 and opens in the pressure chamber 3.
Le fond de la chambre de pression 3 présente un The bottom of the pressure chamber 3 presents a
siège de clapet conique 5 avec un diamètre d'ouverture infé- conical valve seat 5 with a smaller opening diameter
rieur au diamètre de l'alésage de guidage cylindrique 2. to the diameter of the cylindrical guide bore 2.
Le corps 1 présente une étroite saillie d'extrémité la, dans laquelle est formée une cavité 6 ayant une partie The body 1 has a narrow end projection la, in which is formed a cavity 6 having a portion
cylindrique 7 dans laquelle s'ouvre le siège conique 5. cylindrical 7 in which the conical seat 5 opens.
La saillie la du corps 1-présente au moins un trou 8 à proximité de son extrémité libre, afin de décharger le The projection 1a of the body 1 has at least one hole 8 near its free end, in order to discharge the
carburant à partir de la cavité 6. fuel from the cavity 6.
Dans l'exemple représenté, trois trous 8 sont formés, mais le nombre et la position de ces trous peuvent être changés conformément aux caractéristiques du moteur sur In the example shown, three holes 8 are formed, but the number and position of these holes can be changed according to the characteristics of the engine on
lequel l'injecteur est destiné à être monté- which the injector is intended to be mounted
Le diamètre des trous 8 est normalement de l'ordre de 2 à 3 dixièmes de millimètre. Dans l'alésage de guidage 2 du corps d'injecteur 1, une tige cylindrique 9 d'une aiguille d'injecteur est montée coulissante, cette aiguille d'injecteur ayant une partie d'extrémité 10 qui a la forme d'une pointe conique coopérant avec le siège conique 5 du corps d'injecteur 1, afin de commander le passage du carburant de la chambre de The diameter of the holes 8 is normally of the order of 2 to 3 tenths of a millimeter. In the guide bore 2 of the injector body 1, a cylindrical rod 9 of an injector needle is slidably mounted, this injector needle having an end portion 10 which has the shape of a conical tip cooperating with the conical seat 5 of the injector body 1, to control the passage of fuel from the chamber of
pression 3 vers la cavité 6.pressure 3 to the cavity 6.
L'aiguille d'injecteur présente une partie intermé- The injector needle has an intermediate portion
diaire entre la tige 9 et la pointe 10, cette partie inter- between the rod 9 and the tip 10, this
médiaire comprenant une partie conique Il et une partie cylindrique 12 Pendant le fonctionnement de l'injecteur, la pression du carburant alimenté par le canal 6 dans le sens de la flèche F 2 s'exerce sur la partie intermédiaire tronconique il de l'aiguille, dans la chambre de pression 3, en soulevant l'aiguille d'injecteur et en ouvrant la communication entre la chambre de pression 3 et la cavité 6, à l'encontre de l'action de-moyens de rappel élastiques mediature comprising a conical portion 11 and a cylindrical portion 12 During the operation of the injector, the fuel pressure supplied by the channel 6 in the direction of the arrow F 2 is exerted on the frustoconical intermediate portion 11 of the needle, in the pressure chamber 3, by raising the injector needle and opening the communication between the pressure chamber 3 and the cavity 6, against the action of-elastic return means
qui sollicitent la tige 9.which solicit the rod 9.
Le jeu entre la tige 9 et l'alésage cylindrique 2 The clearance between the rod 9 and the cylindrical bore 2
est extrêmement petit (de l'ordre de 2 millièmes de milli- is extremely small (about 2 thousandths
mètre) a Lin d'empêcher le carburant d'être aspiré entre la surface externe de la tige 9 et la surface interne de meter) to prevent the fuel from being sucked between the outer surface of the rod 9 and the inner surface of
l'alésage 2.the bore 2.
Dans l'injecteur de l'état de la technique repré- In the injector of the state of the art represented
senté sur la figure 2, les parties qui correspondent à celles de l'injecteur représenté sur la figure 1 ont été désignéespar les mêmes références numériques augmentées de 100. L'injecteur représenté sur la figure 2 diffère de ' celui représenté sur la figure 1 dans la mesure o le siège conique 105 est espacé de la chambre de pression 103 et est formé à l'extrémité d'une partie étroite l Olb du corps d'injecteur 101 et porte la saillie l Ola contenant la cavité 106. Dans la partie 101 b du corps d'injecteur est montée coulissante, avec un jeu considérable (de l'ordre de 2 mm) une partie cylindrique 112 de l'aiguille d'injecteur, qui est reliée à la pointe conique 110 au moyen d'une partie 2, the parts corresponding to those of the injector shown in FIG. 1 have been designated by the same numerical references increased by 100. The injector shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. the measurement o the conical seat 105 is spaced from the pressure chamber 103 and is formed at the end of a narrow portion l Olb of the injector body 101 and bears the projection l Ola containing the cavity 106. In the part 101 b of the injector body is slidably mounted, with a considerable clearance (of the order of 2 mm) a cylindrical portion 112 of the injector needle, which is connected to the conical tip 110 by means of a part
tronconique 113 et d'une partie cylindrique 114. frustoconical 113 and a cylindrical portion 114.
L'injecteur conforme à l'invention et représenté sur la figure 3 des dessins diffère de l'injecteur de l'état de la technique représenté sur la figure 1 dans la mesure o la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique 15 coopérant avec le siège conique du corps d'injecteur 1 et un tronçon final cylindrique 16 qui s'engage dans la partie cylindrique 7 de la cavité 6 et The injector according to the invention and shown in FIG. 3 of the drawings differs from the injector of the state of the art shown in FIG. 1 insofar as the end portion of the injector needle comprises a frustoconical section 15 cooperating with the conical seat of the injector body 1 and a cylindrical final section 16 which engages in the cylindrical part 7 of the cavity 6 and
est monté coulissant dans cette partie cylindrique 7. is slidably mounted in this cylindrical part 7.
Comme cela est représenté de manière détaillée sur As is shown in detail on
les figures 5 et 6, la longueur A du tronçon final cylindri- FIGS. 5 and 6, the length A of the final cylindrical section
que 16 de l'aiguille d'injecteur est inférieure à la course 16 of the injector needle is lower than the race
de levée B de l'aiguille d'injecteur. lift B of the injector needle.
Le rapport entre la longueur A et la course B dépend du type de moteur et peut varier en pratique entre 0,6 et 0,8. Le jeu entre le tronçon cylindrique 16 et la partie cylindrique de la cavité est tel qu'il permet au carburant pressurisé d'être aspiré vers la cavité 6 au cours de la phase initiale de levée de l'aiguille d'injecteur, pendant laquelle le tronçon final cylindrique 16 est encore engagé The ratio between length A and stroke B depends on the type of engine and can vary in practice between 0.6 and 0.8. The clearance between the cylindrical section 16 and the cylindrical part of the cavity is such that it allows the pressurized fuel to be sucked towards the cavity 6 during the initial phase of lifting the injector needle, during which the final cylindrical section 16 is still engaged
dans la partie cylindrique 7 de la cavité. in the cylindrical portion 7 of the cavity.
En pratique, le diamètre du tronçon cylindrique 16 peut être de deux à trois centièmes de millimètre inférieur In practice, the diameter of the cylindrical section 16 may be two to three hundredths of a millimeter lower
au diamètre de la partie cylindrique 7 de la cavité 6. to the diameter of the cylindrical portion 7 of the cavity 6.
La variante de l'invention qui est représentée sur la figure 4, diffère de la solution de l'état de la technique représentée sur la figure 2 dans la mesure o la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur comprend un tronçon tronconique 115 coopérant avec un siège conique 105, et un tronçon final cylindrique 116 qui s'-engage dans la partie The variant of the invention shown in FIG. 4 differs from the prior art solution shown in FIG. 2 insofar as the end portion of the injector needle comprises a frustoconical section. 115 cooperating with a conical seat 105, and a cylindrical final section 116 which engages in the part
> 5 4022> 5 4022
cylindrique 107 de la cavité 106 et coulisse dans cette cylindrical 107 of the cavity 106 and slides in this
partie 107.part 107.
Les proportions du tronçon cylindrique 116 et de son jeu par rapport à la partie cylindrique 107 de la cavité 106 correspondent à celles écrites en référence aux figures The proportions of the cylindrical section 116 and its clearance with respect to the cylindrical portion 107 of the cavity 106 correspond to those written with reference to FIGS.
3, 5 et 6.3, 5 and 6.
Dans les deux modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, la présence du tronçon cylindrique 16, In both embodiments of the invention described above, the presence of the cylindrical section 16,
116 permet au carburant d'être aspiré par l'intervalle annu- 116 allows the fuel to be sucked in through the annular interval.
laire entre les parties 16-7, 116-107 dans la phase initiale between parts 16-7, 116-107 in the initial phase
d'ouverture de l'aiguille d'injecteur, en assurant une réduc- opening of the injector needle, ensuring a reduction
tion considérable des tressautements, qui sont un caractère typique des moteurs diesel à la fois du type à injection considerable amount of twitching, which is typical of diesel engines of both injection
directe et du type à injection indirecte, et en assurant ain- indirect injection type, and thus ensuring
si-un fonctionnement moins bruyant avec une consommation if-a less noisy operation with a consumption
spécifique de carburant plus faible et des émissions d'échap- lower fuel density and exhaust emissions.
pement réduites.reduced.
Les figures 7 et 8 représentent une variante de la solution des figures 3, 5 et 6, dans laquelle l'aiguille d'injecteur présente un tronçon de transition intermédiaire FIGS. 7 and 8 show a variant of the solution of FIGS. 3, 5 and 6, in which the injector needle has an intermediate transition section
entre le tronçon tronconique 15 et le tronçon final cylindri- between the frustoconical section 15 and the final cylindrical section
que 16, ce tronçon de transition étant constitué par une partie 17 de profil courbe et une partie 16 a cylindrique qui, dans la position fermée de l'aiguille, s'étend à l'intérieur 16, this transition section consisting of a portion 17 of curved profile and a cylindrical portion 16a which, in the closed position of the needle, extends inside.
du siège conique 7.conical seat 7.
Dans la variante représentée sur la figure 9, la partie d'extrémité de l'aiguille d'injecteur présente un In the variant shown in FIG. 9, the end portion of the injector needle has a
prolongement du tronçon cylindrique 16 sous la forme d'une- extension of the cylindrical section 16 in the form of a
partie cylindrique 18 de plus petit diamètre, destinée à réduire le volume de la cavité 6 dans la position fermée de cylindrical portion 18 of smaller diameter, intended to reduce the volume of the cavity 6 in the closed position of
l'aiguille d'injecteur.the injector needle.
Dans la variante de la figure 10, l'aiguille d'in- In the variant of FIG. 10, the needle of
jecteur présente un prolongement du tronçon cylindrique 16 jector has an extension of the cylindrical section 16
qui a la forme d'une partie convexe 19, laquelle occupe par- which has the shape of a convex part 19, which occupies
tiellement le volume de la cavité 6 dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur, et dans la figure 11, il est prévu un prolongement du tronçon cylindrique 16 ayant la forme the volume of the cavity 6 in the closed position of the injector needle, and in FIG. 11 there is provided an extension of the cylindrical section 16 having the shape
d'une partie sensiblement hémisphérique 20 qui occupe complè- of a substantially hemispherical part 20 which occupies
tement la cavité dans la position fermée de l'aiguille d'injecteur, afin de réduire encore plus les émissions the cavity in the closed position of the injector needle, to further reduce emissions
d' échappement.exhaust.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the devices which have just been described as non-limiting examples only.
sans sortir du cadre de l'invention-. without departing from the scope of the invention.
Par exemple, la longueur (A) du tronçon final cylin- For example, the length (A) of the final section cylin-
1 q drique 16 ou 116 de l'aiguille d'injecteur peut être environ 1 q 16 or 116 of the injector needle can be approximately
la moitié de son diamètre.half of its diameter.
2544 0222544,022
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