Brevet FR2001447A1 — publié le 19690926

La présente invention est relative aux appareils de pompage de combustibles liquides destinés à alimenter en combustible des moteurs à combustion interne. L'invention a pour but de réaliser un tel appareil particuliè-5 rement simple et commode. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples : la Fig.l est une vue schématique d'un exemple de réalisation 10 d'un appareil selon l'invention ; la Fig.2 est une vue représentant une variante d'une partie de l'appareil de la Fig.l ; la Fig.3 est une vue schématique d'un autre exemple de réalisation de l'invention ; 15 la Fig.4 est une vue de côté et en coupe d'un injecteur pou vant être utilisé avec l'appareil de la Fig.3. En se référant à la Fig.l, un accumulateur 1G est alimenté en combustible sous pression à partir d'une source convenable quelconque par l'intermédiaire d'un conduit 12. Entre le conduit 12 et 20 l'accumulateur 10 est prévu un clapet anti-retour 11. Pour com-, mander la pression à l'intérieur de l'accumulateur il est prévu une soupape de commande désignée dans son ensemble par la référence 13» qui comporte un piston 14 dont une extrémité est soumise à la pression dans l'accumulateur de façon à être déplacée a l'encontre 25 de l'action d'un ressort de compression hélicoïdal l-.Un autre piston 16 est déplacé à l'encontre de la force développée par une pression de fluide appliquée à son extrémité éloignée du piston 14, par le piston 14 et par l'intermédiaire d'un ressort de compression hélicoïdal 17. Le piston 16 est monté coulissant dans un cylindre 30 dans la paroi duquel est pratiqué un orifice qui communique avec le conduit 12. Pour une position prédéterminée' du piston 16 cet orifice est mis en communication avec un passage formé dans le piston et communiquant avec un conduit de vidange. En cours de fonctionnement, lorsque la pression de l'accumulateur s'accroît, le piston 35 14 est déplacé à l'encontre de l'action du ressort 15 et ce déplacement est transmis au piston 16. Pour une pression prédéterminée, l'orifice précité s'ouvre dans le passage formé à l'intérieur du piston 16 et le conduit 12 est mis en communication avec le conduit de vidange de sorte que le passage de combustible vers l'accumula-40 teur est interrompu. r- ■ . ^ BAD ORIGINAU 69 02514 2 2001447 Un distributeur rotatif 20 est adapté pour être entraîné de façon coordonnée dans le temps avec le moteur auquel l'appareil est associé. En outre, ce distributeur est sollicité' vers une extrémité de l'alésage dans lequel il est monté au moyen d'un res-5 sort de compression hélicoïdal 21. Dans la périphérie du distributeur sont formées plusieurs rainures régulièrement espacées an-gulairement mais disposées axialement 22, ces rainures étant agencées pour coïncider successivement avec deux orifices 23, 24 formés dans la paroi de l'alésage dans lequel le distributeur est mon- 10 té. L'orifice 23 communique avec l'accumulateur 10 et l'orifice 24 la plus avec 1 extrémité/large d un cylindre 25. Dans le cylindre 25 est monté coulissant un piston étage 26 dont l'extrémité étroite est soumise à la pression prévalant dans l'accumulateur. En outre, dans la paroi de la partie large du cylindre 25 est formée une gorge 15 2" qui communique avec un conduit de vidange par l'intermédiaire d'un étranglement 28. Le passage qui relie la gorge 27 à l'étranglement 28 comporte une partie 2?a formée dans le distributeur. En vue de coopérer avec la gorge 27, la partie large du piston 26 comporte un passage 29 qui s'étend depuis l'extrémité libre de ce pis-20 ton "ers un point de sa paroi intermédiaire entre ses extrémités. En cours "de fonctionnement, quand l'une des rainures 22 coïncide avec les orifices 23j 24, le piston 26 est déplacé vers une position dans laquelle il est représenté, par suite de la différence de pression qui agit sur son extrémité. Pendant ce temps la partie 25 du passage 2r7a est hors" de communication avec le reste du passage. Dans le distributeur est également formé un passage de distribution 30 qui est agencé pour coïncider successivement et lorsque . le distributeur tourne avec plusieurs orifices de sortie 31 qui en service," communiquent avec les injecteurs respectifs du moteur as-30 socié. Le passage (^distribution 30 communique avec plusieurs passages d'admission 32 s'étendant vers l'extérieur et formés dans le distributeur ; ces passages sont agencés pour coïncider successivement et lorsque le distributeur tourne avec un orifice d'entrée 33 formé dans la paroi de l'alésage dans lequel le distributeur est 35 monté. L'orifice 33 communique avec une extrémité d'un cylindre 3^ ' qui contient un obturateur chargé par ressort 35. Dans la paroi du cylindre 34 est formé un orifice 36 Qui communique avec l'extrémité large du cylindre .25 et., en-vue de* la coopération avec l'orifice 36, 1'obturateur est. pourvu d!une.gorge 37 qui communique constam-40 ment avec- l'extrémité du'cylindre 34 qui communique avec l'orifice r—— BAD ORIGINAL 69 02514 3 2001447 33. La paroi de l'alésage qui reçoit le distributeur est pourvue d'un orifice de commande 38 avec lequel coïncident successivenent et lorsque le distributeur tourne plusieurs passages de commande 5 39 communiquant avec le passage de distribution et les passages d'admission 30 et 32 respectivement. En service, lorsque le distributeur se déplace angulairement depuis la position dans laquelle il est représenté, la rainure 22 ne coïncide plus avec les orifice 23 et 24 et les passages 30, 32 10 et 39 viennent en coïncidence avec les orifices 31, 33 et 38 respectivement. Lorsque ceci se procLit,la pression de combustible agissant sur l'extrémité étroite du piston 26 déplace ce dernier vers l'extrémité large de son cylindre et du combustible est déplacé à partir de celle-ci et s'écoule par l'intermédiaire de l'o-15 rifice 36 de la gorge 37 et du passage ménagé dans l'obturateur 35 vers l'orifice 33. Le combustible s'écoule ensuite par cet orifice dans l'un des passages d'admission 32 et vers un orifice de sortie 31 par l'intermédiaire du passage de distribution 30. Cet écoulement de combustible se poursuit jusqu'à ce que le piston étagé 26 20 atteigne une position dans laquelle le passage 29 formé dans sa partie large coïncide avec la gorge 27. Quand ceci se produit la pression de combustible dans l'extrémité large du cylindre 25 tombe rapidement ainsi que la pression de combustible dans le passage du distributeur et aussi dans la conduite qui relie l'orifice 25 de sortie 31 avec l'injecteur. Il en résulte que l'obturateur de l'injecteur se ferme rapidement et l'étranglement 28 agit pour régler la pression résiduelle dans les passages précités. Le déplacement angulaire du distributeur se poursuivant, les passages 30, 32 et 39 ne sont plus en coïncidence avec les orifices 31, 33 et 38 30 respectivement, la partie de passage 27a n'est plus en coïncidence avec le reste du passage et une rainure 22 vient en communication avec les orifices 23 et 24. Quand ceci se rpoduit le piston étagé 26 est déplacé dans une position dans laquelle il est représenté ci-dessus par suite de l'action différentielle expliqué*/. En outre on notera 35 Que le volume de combustible qui a été utilisé pour réaliser une injection est renvoyé à l'accumulateur pendant la course de retour du piston 26. L'obturateur 35 a pour but de contrôler le taux d'injection de combustible vers le moteur et agit conjointement avec des par-40 tles terminales spécialement conformées des passages 32. La coïn- 69 02514 4 2001447 cidenee d'un passage 32 avec l'orifice 33 est limitée d'une manière qui varie pendant la rotation du distributeur 20. La chute de pression de part et d'autre de l'étranglement est maintenue à une valeur à peu près constante par application de la chute de pression 5 de part et d'autre de l'obturateur 35. Si la chute de pression devait excéder la valeur requise, l'obturateur serait déplacé de façon à accroître l'étranglement au niveau de l'orifice 36. De cette manière le taux d'alimentation en combustible du moteur varie avec la surface de l'étranglement entre les passages 32 et l'ori-10 fice 33. Le cycle se répète, le combustible étant fourni aïK cylindres du moteur successivement. Afin de commander la quantité de combustible fournie au moteur à chaque course d'injection, le retour du piston 26 est com-15 mandé par une butée réalisée sous la forme d'une tige coulissante axialement 40. La position de la tige 40 est déterminée par le réglage axial d'un élément de commande 41 et la position axiale de cet élément est en partie déterminée par un organe 42 réglable par l'opérateur, qui agit sur l'élément 41 par l'intermédiaire d'un 20 ressort régulateur 43 et en partie par un mécanisme sensible au régime désigné d'une manière générale par la référence 44. Ce mécanisme comprend deux masselottes régulatrices 45 montées à rotation dans une cage qui est entraînée de façon coordonnée dans le temps avec le moteur par l'arbre 46. Cet arbre est sollicité dans 25 un sens par un ressort de compression hélicoïdal 47 et l'agencement est tel que, lorsque la vitesse de rotation croît, les masse-lottes 45 se déplacent vers l'extérieur et compriment le ressort 47 aussi bien que le ressort 43. Un déplacement de l'élément 41 vers la gauche à l'encontre du ressort 43 provoque un déplacement 30 de la tige 40 dans un sens qui réduit la course du piston 26. Dans le cas où la force exercée par le ressort régulateur 43 s'accroît, l'élément 41 est déplacé dans le sens inverse et la course du piston 26 est accrue de sorte que la quantité de combustible fournie au moteur est augmentée. La combinaison des masselottes 45 et du 35 ressort régulateur 43 agit en tant que régulateur mécanique pour commander le régime du moteur. Afin de réaliser une commande sur les différents autres éléments du dispositif, il est prévu deux pressions de fluide, l'une sensible au régime du moteur et l'autre à la charge du moteur. La position axiale de l'arbre 46 dépend du 40 régime du moteur et une gorge formée sur cet arbre commande la di 69 02514 5 2001447 mension efficace de l'orifice 48. La position axiale de l'élément 41 dépend de la charge du moteur et une gorge formée sur cet élément commande la dimension efficace de l'orifice 49. La pression en amont des orifices provient d'une source convenable quelconque 5 à pression constante. La pression en aval de l'orifice 48 dépend du régime de fonctionnement du moteur ; cette pression est appliquée à la première extrémité du distributeur 20 de façon à le déplacer à l'encontre de l'action du ressort 21. Grâce à cet agencement la position 10 axiale du distributeur dépend de la vitesse d'entraînement de l'appareil. En outre la pression en aval de l'orifice 49, qui dépend de la charge du moteur, est appliquée à l'autre extrémité du distributeur de façon à renforcer l'action du ressort 21. Grâce à cet agencement la position axiale du distributeur dépend à la fois du 15 régime et de la charge du moteur. Les extrémités externes des passes sages 32 communiquent avec/gorges hélicoïdales, et par cet agencement, lorsque la position axiale du distributeur varie, le réglage de l'injection de combustible vers le moteur est modifiée. Afin de régler l'émission de fumées par le moteur, il est pré-2Q yvi îin dispositif ci s limitation d.s c omfoust ibis sous i s form6 ci,'un piston 50 sensible à la pression, qui est soumis à la pression en aval de l'orifice 48. Le piston 50 est disposé perpendiculairement à l'élément 41, ce dernier s'appuyant sur une came qui est usinée sur la périphérie du piston 50. Grâce à cet agencement, lorsque le 25 régime de fonctionnement du moteur croît, la course du piston 26 est diminuée. La pression en aval de 1'orifice ^6 est aussi appliquée à l'extrémité libre du piston 16 pour le déplacer à l'encontre de l'action du ressort Y7. De cette manière, la pression dans l'accumulateur 30 dépend aussi de la vitesse à laquelle l'appareil est entraîné. Afin de garantir un écoulement de fluide par les orifices 48 et 49, des étranglements 51 et 52 sont prévus entre les extrémités opposées de l'alésage contenant le distributeur respectivement et un passage de vidange. 35 La course de retour du piston étagé 26 dans le dispositif que l'on vient de décrire est déterminée par une butée réglable 40 qui permet de commander la quantité de combustible fournie au moteur à chaque course d'injection. En outre, l'espace intermédiaire entre la partie large du piston et l'extrémité voisine de la partie large 40 du cylindre 25 communique avec un passage de vidange. 69 02514 6 2001447 Dans la variante représentée à la Fig.2, le passage de vidange est ménagé dans la partie étroite du cylindre qui reçoit le piston étagé 126. En outre dans la paroi de la partie étroite du piston étagé est ménagée une gorge 127 qui est en communication constante 5 avec l'espace intermédiaire entre les parties étroite et large du piston. Quand le passage de vidange communique avec la gorge le piston peut se déplacer sans obstacle mais aussitôt que le passage de vidange est masqué par le piston, un blocage hydraulique est créé dans l'espace intermédiaire et tout déplacement supplémentaire 10 du piston est empêché. Afin de fàire Varier le déplacement permis, la position angulaire de la jj^tie étroite du piston est réglable au moyen d'une crémaillère/^ui engrène avec des dents formées dans une partie évidée de la partie étroite du piston. La crémaillère 128 est agencée pour être actionnée de la même manière que la bu-15 tée 40 du premier exemple. Suivant une variante, l'écoulement par le passage de vidange du premier exemple peut commandé par une électro-vanne dont le fonctionnement peut être commandé par un transducteur sensible à la position du piston 26 et par un signal obtenu grâce à l'élément 20 41, L'électro-vanne se fermerait pour créer le blocage hydraulique quand le piston atteint la position désirée. Dans une autre variante, les orifices 23 et 24 et la rainure 22 peuvent être supprimés et remplacés par une électro-vanne pouvant être actionnée en synchronisme avec le moteur au moment ap-25 proprié. Comme dans la variante précédente,un transducteur peut régler la position du piston 26 et le signal dérivé du transducteur serait comparé avec un signal de commande provenant d'un circuit électrique sensible au régime et à la consommation. En arrêtant l'écoulement de combustible à partir de l'accumulateur, le piston 30 26 arrête son déplacement dans la position exigée. Dans une autre réalisation le distributeur lui-même est remplacé par plusieurs soupapes actionnées par cames ou par des électro-vannes, ces dernières étant actionnées suivant une séquence appropriée et de façon coordonnée dans le temps. La Fig. 3 repré-35 sente un tel exemple de réalisation dans lequel une soupape 222 commande l'écoulement de combustible en provenance de l'accumulateur vers l'extrémité large du cylindre qui reçoit le piston 26. Cette soupape remplace les orifices 23, 24 et les rainures 22. Pour commander l'écoulement vers les injecteurs il est prévu des soupa-40 pes 223 à raison d'une par injecteur. Ces soupapes remplacent les 69 02514 .7 2001447 orifices 31 et le passage 30 et, pour fermer le passage 27, il est prévu une soupape 225; Pour commander le taux d'injection de combustible, il peut être prévu un dispositif 224 entre le cylindre contenant le piston 26 et la soupape 223. Ce dispositif peut être 5 du type décrit dans la demande de brevet britannique de la' deman- la deresse n° 50655/66. Au lieu de/soupape 223 utilisée conjointement avec les injecteurs classiques, des injecteurs pouvant être actionnés par voie électromagnétique, comme celui représenté à la Fig.4, peuvent être utilisés. 10 L'injecteur représenté à la Fig.4 comprend un corps 60 à une extrémité duquel est montée une tête d'injection 61 comportant un orifice par lequel, en service, du combustible liquide se dirige dans une chambre de combustion du moteur associé. Dans la tête d'injection est prévu un siège 62 avec lequel coopère l'extrémité pro-15 filée d'un élément obturateur allongé 63 analogue à une tige. L'autre extrémité de l'élément obturateur a un plus grand diamètre et est montée coulissante dans une douille/ tandis qu'un léger ressort 65 sollicite l'élément obturateur en contact avec le siège. La chambre dans laquelle est monté le ressort communique avec un ori-20 fice d'admission de combustible 66 ainsi qu'avec une chambre formée entre l'élément obturateur et la paroi de l'alésage dans lequel il est monté. Le fonctionnement de la partie de l'injecteur que l'on a décrite est bien connu, mais, comme le ressort 60 est un ressort faible, il suffit d'un léger accroissement de la pression de 25 combustible à l'orifice d'entrée 66 pour déplacer l'élément obturateur vers sa position d'ouverture. Le degré de déplacement de l'élément obturateur est limité par une butée 67 avec laquelle entre en contact la partie large de l'élément obturateur. L'orifice d'admission 66 est relié à l'extrémité large du cy-30 lindre contenant le piston 26 et sera donc soumise à une pression élevée pendant une partie importante du temps durant lequel l'appareil est en service. ~1 est donc nécessaire qu'une force s'exerce sur l'élément obturateur, force qui s'oppose à la force exercée par la pression élevée du combustible dans l'orifice d'entrée 66. Cette 35 force est fournie en faisant agir la pression du combustible sur l'extrémité d'un petit piston, ce qui produit une force qui est appliquée à l'élément obturateur. Sur la Fig.4, le petit piston porte la référence 68 et est monté coulissant dans un alésage formé dans un bouchon 69. L'extrémité externe de l'alésage communique avec un 40 autre orifice d'admission de combustible 70, et, en service, les 60 02514 8 2001447 orifices d'entrée 66 et 70 sont reliés entre eux. Le piston 68 est muni d'une tige/^ui est couplée à l'élément obturateur 63 par l'intermédiaire d'un induit d'électro-aimant72. La surface du piston 68 qui est soumise à la pression de combustible est légèrement 5 inférieure à la surface efficace de l'élément obturateur qui est soumise à la pression du combustible et l'élément obturateur est maintenu en position de fermeture par l'action du ressort 65. Afin de déplacer l'élément obturateur dans sa position d'ouverture, l'induit 72 est déplacé'sous l'action d'un électro-aimant 73. 10 L'électro-aimant est monté dans le bouchon 69 et un prolongement cylindrique creux 74 qui est maintenu par rapport au corps de l'injecteur. La tige 71 traverse avec jeu 1'électro-aimant et l'espace libre dans le bouchon 69 et le prolongement 74 est en communication avec l'atmosphère par un orifice 75. Si on le désire l'orifice 15 d'entrée 70 peut être relié directement à l'accumulateur. 69 02514 9 2001447 REVENDICATIONS l) Appareil de pompage dé combustible liquide destiné à alimenter en combustible tin moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend un accumulateur, une pompe à combustible pour 5 charger l'accumulateur à une pression prédéterminée, un piston é-tagé logé dans un cylindre complémentaire, un premier conduit reliant l'extrémité étroite du cylindre à 1'accumulateur, un deuxième conduit reliant l'extrémité large du cylindre à l'accumulateur, tin premier dispositif obturateur pour commander l'écoulement de 10 combustible dans le deuxième conduit et servant à provoquer, lorsqu'il est ouvert, un déplacement du piston vers l'extrémité étroite du cylindre, des moyens de régulation pour limiter le déplacement du piston vers l'extrémité étroite du cylindre, un troisième conduit, partant de l'extrémité large du cylindre et relié à l'orifice 15 d'évacuation d'un injecteu'r de combustible et une soupape de réglage pour commander l'écoulement du combustible dans le troisième conduit, l'agencement étant tel que, lorsque la soupape de réglage est ouverte, le piston se déplace vers l'extrémité large du cylindre pour en évacuer du combustible par le troisième conduit. 20 2) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce .qu'il comporte un orifice de décharge ménagé dans la paroi de la partie large du cylindre et un passage de décharge combiné pratiqué dans le piston et communiquant avec l'extrémité large du cylindre, l'agencement étant tel que, dans une position prédéterminée 25 du déplacement du piston vers l'extrémité large du cylindre, l'orifice de décharge et le passage de décharge communiquent entre eux pour réduire la pression dans l'extrémité large du cylindre et ainsi arrêter l'écoulement du combustible dans le troisième conduit. 3) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il 30 comporte un deuxième dispositif obturateur pouvant être fermé a- fin d'éviter un écoulement par l'orifice de décharge lôrsque le premier dispositif obturateur est actionné. 4) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les parties mobiles des premier et deuxième dispositifs obturateurs 35 et la soupape de réglage sont formées dans un organe rotatif adapté pour être entraîné en synchronisme avec le moteur auquel l'appareil est associé. 5) Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de commande d'injection pour commander le 40 débit d'écoulement de combustible dans le troisième conduit. 69 02514 10 2001447 6) Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande d'injection comporte un orifice variable commandé par piston dans le troisième conduit et un autre orifice variable commandé par l'organe rotatif dans le troisième 5 conduit, le piston étant soumis à la chute de pression à travers cet autre orifice variable et se déplaçant dans un sens pour régler l'écoulement de combustible à travers l'orifice variable.commandé par piston, de façon à maintenir cette chute de pression à peu près constante. 10 7) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'un ou l'ensemble des dispositifs obturateurs et la soupape de réglage sont des soupapes dont le fonctionnement est commandé par un arbre à cames adapté pour être entraîné de façon coordonnée dans le temps avec le moteur associé. 15 8) Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les soupapes sont des soupapes électro-magnétiques qui sont actionnées de façon coordonnée dans le temps. 9) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs soupapes de réglage pour commander l'é-20 coulement de combustible par des orifices d'évacuation respectifs, ces soupapes étant des électro-vannes comportant chacune un obturateur déplaçable à partir d'un siège pour permettre un écoulement ■s. par l'orifice d'évacuation combiné, un ressort pour solliciter l'obturateur en contact avec le siège, des moyens pour équilibrer 25 approximativement la pression de combustible agissant sur l'obturateur et un induit d'électro-aimant déplaçable sous l'action d'un électro-aimant quand ce dernier est alimenté en courant électrique, pour permettre un déplacement de l'obturateur à partir du siège et ainsi un écoulement de combustible par l'orifice. 30 10) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande pour limiter le déplacement du piston comprennent une butée mécanique dont le réglage est déterminé par un régulateur sensible au régime du moteur. 11) Appareil suivant la revendication 3> caractérisé en ce que 35 les moyens de commande comprennent un dispositif qui commande la période d'ouverture du premier dispositif obturateur pour commander ainsi le déplacement du piston vers l'extrémité étroite du cylindre. 12) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un disposL tif pour créer un 40 blocage hydraulique dans l'espace annulaire délimité entre 69 02514 ii 2001447 — l'extrémité large du cylindre voisin^de l'extrémité étroite et le piston, pour arrêter ainsi le déplacement du piston vers l'extrémité étroite du cylindre. 13) Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce 5 que ledit dispositif comprend une électro-vanne pouvant être actionnée par un circuit électrique auquel un premier signal, provenant d'un transducteur sensible à la position du piston, est appliqué en même temps qu'un signal de commande dépendant du régime et de la consommation. 10 14) Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le piston est pourvu d'une gorge hélicoïdale en communication constante avec l'espace annulaire et il est prévu dans la paroi du cylindre un orifice de vidange par lequel le combustible provenant de l'espace annulaire s'écoule jusqu'à ce que la liaison soit fer-15 mée par le piston, la position angulaire du piston étant réglable pour déterminer l'instant où le blocage hydraulique est créé. 15) Appareil suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la position angulaire du piston est commandée par une crémaillère qui coopère avec des dents formées dans le piston, la cré-20 maillère étant réglable grâce à un régulateur sensible au régime.