Brevet FR2037143A1 — publié le 19701231

la présente invention se rapporte à une pompe d'injection pour moteurs à combustion interne avec régulation électrique de la quantité de carburant injectée, cette pompe comportant un régulateur de débit déterminant la position 5 d'un tiroir de distribution qui définit le début ou la fin de la phase de refoulement de la pompe* PQur la régulâtion et la commande électronique de véhicules entraînés par des moteurs à combustion interne, il est nécessaire de prévoir des convertisseurs qui trans-10 forment les signaux électriques de sortie des appareils électro.-niques de commande en signaux mécaniques à l'aide desquels on peut agir sur la condition de marche du moteur à combustion interne» Bans le cas de moteurs Diesel, par exemple, une quantité dosée de carburant est injectée dans chaque cylindre du moteur • Pour assurer 15 l'injection, il est prévu des pompes d'injection en série ou des pompes d'.injection à distributeur# Dans un moteur Diesel, il est particulièrement avantageux d'assurer électroniquement le réglage et la commande de la condition de marche ,car on peut obtenir toute courbe caractéristique appropriée du moteur avec vin seul type d'ap-> 20 pareil, de commande et à l'aide de circuits simples* En conséquence, les moteurs fonctionnent, dans chaque cas, dans la plage la plus favorable de leur courbe caractéristique-de sorte que, par exemple, on peut empêcher un moteur de produire une fumée d'échappement importante qui résulte d'une quantité excessive de carburant* Un 25 régulateur de type électronique convient essentiellement pour tous les types de moteurs Diesel car il permet d'établir facilement les courbes caractéristiques appropriées* Dans le cas de régulateurs mécaniques, on doit par contre prévoir pour chaque type de moteur Diesel un régulateur spécial ou des appareils additionnels 30 compliqués à incorporer au type de base* lors de l'utilisation de moteurs Diesel dont la condition de marche est commandée électroniquement, au moins en partie, il est difficile de créer des moyens appropriés qui conviennent dans les conditions de marche extrêmement sévères du 35 du véhicule et qui permettent de convertir les signaux électriques correspondant' à la quantité de carburant à injecter en signaux mécaniques de réglage* Lesvéhicules munis de pompes à injection dont le débit est réglé électriquement ne doivent pas pour autant être plus sujets à des pannes que les véhicules & équipement purement mécanique . 40 ■_ . Les convertisseurs qui transforment des signaux électriques en 70 07221 2 2037143 signaux mécaniques doivent fonctionner sans panne pendant la même période que le moteur# Un véhicule équipé d'un moteur Diesel doit parcourir à peu près 250 à 300.000 kilomètres. Tous les dispositifs auxiliaires, qu'ils soient électroniques ou électro-5 mécaniques, doivent également être conçus pour avoir cette durée de service. L'invention a pour but de réaliser une pompe d'injection permettant d'obtenir une marche électronique réglable d'un véhicule et convenant pour les conditions extrêmement 10 sévères de fonctionnement d'un véhicule. Ce problème est résolu,dans une pompe d'injection du type précité,:en ce que le régulateur de débit comporte un dispositif à aimant rotatif placé à l'intérieur du carter de pompe et relié au tiroir de distribution. 15 A l'aide du dispositif à aimant, tournant logé à l'inventeur du carter de pompe, il est possible de convertir de façon simple un signal électrique de commande en un signal mécanique permettant de faire varier le débit de carburant de la pompe d'injection. lorsque le réglage du débit de la 20 pompe s'effectue d'une façon purement hydraulique, un aimant tournant peut être accouplé à l'étranglement de réglage nécessaire à à cet effet. Lorsque le réglage du débit est effectué à l'aide d'une tige de réglage, l'aimant tournant peut être accouplé à cette tige de réglage. 25 Suivant tin mode de réalisation avantageux d'une pompe d'injection à distributeur comportant un tiroir annulaire servant de tiroir de distribution et se déplaçant axialement sur le piston de pompe, l'aimant tournant est relié à un arbre qui compçirte à une extrémité un segment excentré par rap-30 port à son axe de rotation et muni d'un entraîneur sphérique qui est engagé dans un tœou cylindrique, ménagé dans une partie associée au tiroir annulaire. Pour être assuré d'obtenir une réaction rapide et précise du tiroir annulaire à des ..ordres de distribution, il est avantageux de prévoir à l'extrémité de l'arbre qui est opposée 35 au tiroir annulaire un segment de compensation dont la position horizontale par rapport au segment excentrique prévu à l'autre extrémité de l'arbre est réglable«Ce segment de compensation sert à équilibrer la masse tournante agissant excentriquement par rapport à l'axe de rotation du dispositif à aimant tournant• Avantageusement, 40 sont en outre prévues sur le segment de compensation des butées 70 07221 3 2037143 définissant l'angle maximal et 1*angle minimal de rotation de l'aimant tournant» De cette manière, on définit la position maximale et la position .minimale du tiroir annulaire» Egalement, la position de l'aimant tournant peut être modifiée à des fins 5 de réglage* En outre, suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, un ressort accroché sur le segment de .compensation assure un réglage de zéro de l'élément tournant lorsqu'aucun signal électrique d'entrée n'est appliqué au 10 dispositif à aimant tournant* Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, un organe inductif de réaction est relié à 11 arbre de l'aimant tournant* On obtient une construction 15 particulièrement peu encombrante de la pompe d'injection suivant l'invention lorsque les moyens de captage de vitesse angulaire comportent un circuit magnétique disposé également à l'intérieur du carter de pompe et qui se compose d'un engrenage relié à l'arbre d'entraînement de pompe et.d'une, culasse en. forme de U portant une 20 bobine d ' induction, les extrémités de la exilasse qui sont placées, en regard 4e l'engrenage comportant une denture correspondante* .11 s'est avéré très avantageux de munir le oarter de pompe d'un couvercle comportant un prolongement agencé en forme de prise pour des connexions électriques, les 25 contacts enfichables étant reliés par l'intermédiaire d'une traversée de câble à une plaque conductrice placée sur la face intérieure du couvercle et comportant des surfaces de contact et/ou des ressorts de contact à l'aide desquels sont établies toutes les connexions électriques à l'intérieur du carter de pompe. 30 Des pompes d'injection conformés à l'inven tion sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs sur les figures ci-jointes dans lesquelles î - la figure 1a représente schéma-tiquement les éléments essentiels servant à la régulation électrique 35 du débit d'une pompe d'injection à distributeur; - la figure 1b est une vue partielle ,en coupe, de la pompe d'injection; - la figure 1 o est une vue latérale correspondante; 40 - la figure 2 est une vue en coupe 70 07221 4 2037143 d'un mode de réalisation d'une pompe d'injection telle que celle de la figure 1, dans laquelle on a simplifié les parties qui ne sont pas essentielles pour l'invention; - la figure 3 est une vue en plan 5 d'une pompe d'injection à distributeur dont le couvercle supérieur a été enlevé; - la figure 4 représente la prise électrique et la plaque conductrice. Sur la figure 1 on a désigné par 10 10 un aimant tournant qui est monté entre les, -deux, bobines 11. et 12. les bobines 11 et 12 sont placées sur un noyau 13 de manière à établir un circuit magnétique fermé par l'intermédiaire de l'aimant tournant 10efc du noyau 13. I»*aimant tournant 10 est fixé sur un arbre 14 qui est monté dans une partie 15 du carter de pompe* 15 Dans la partie inférieure de l'arbre,: il est prévu un segment excentrique 16 qui comporte vin entraîneur sphérique 17. Celui-ci est engagé dans un trou cylindrique 18 qui est ménagé dans une partie d'un tiroir annulaire 19* Le tiroir annulaire 19 est monté de manière à pouvoir se déplacer axialement sur le piston de pompe 20 20 qui comporte des trous de distribution 21• Le piston 20 est poussé par tin ressort 22 en direction d'un disque 25 qui transmet au piston des mouvements de rotation et de translation* On a indiqué schématiquement en 25 le raccord prévu pour la liaison avec un injeçteur* Sur l'arbre d'entraînement de pompe qui, dans l'exem-25 pie considéré, est disposé en regard de l'arbre du piston de pompe et qui entraîne, le disque 23, il est prévu un.engrenage 30. L'engrenage 30 constitue avec une culasse 31 un circuit magnétique dont le flux varie de façon pulsatoire en fonction de la vitesse angulaire de l'engrenage 30. Sur la culasse 31 est disposée une 30 bobine d'induction 32 dans laquelle des impulsions de tension sont engendrées par les variations du flux* L'aimant tournant "10 ' dont la position de repos est réglée par un ressort de rappel 33 lorsque les bobines 11 et 12 sont désexcitées, entraîne lors de son mouvement 35 de rotation un élément induetif de réaction 35 à 38 par l'intermédiaire d'une* came 34. Cet élément induetif de réaction comporte deux inductances 35 et 36 branchées en série agencées sous forme de bobines et à l'intérieur desquelles peut se déplacer axialement vui noyau en ferrite 37. Le mouvement de la came .34 est transmis, 40 par l'intermédiaire d'une tige de guidage 38,au noyau en ferrite 70 07221 ,5 2037143 37» La reproductibilité des signaux de sortie de l'élément induetif de réaction est augmentée par un ressort de compensation de jeu 39 qui àpplique en permanence le noyau en ferrite 37 légèrement oontre la tige de guidage 38 et cette tige contre la came 34* 5 les bobines 11 et 12 branchées en série et entraî nant l'aimant ïotatif sont alimentées en courant par un amplificateur 41• L'amplificateur 41 est constitué de préférence d'éléments semi-conducteurs et il peut être fabriqué au moins partiellement suivant la technique des circuits intégrés* l'amplificateur 41 est 10 branché à la sortie d'un appareil" électronique de commande 42 qui reçoit directement ou indirectement toutes les informations de marche du moteur dont on doit tenir compte, à savoir la position de l'élément induetif de réaction qui est alimenté en tension alternative par un oscillateur 43 ainsi que les impulsions, 15 proportionnelles à la vitesse angulairey de la bobine d'induction 32. L'appareil de commande 42 reçoit d'autres signaux à partir d'un capteur 44, qui produit par exemple un signal de commande à partir de la position de la pédale d'accélérateur, de la pression dans le tube d'admission, de la température du moteur 20 ët de la pressioh atmosphérique. La flèche 45 qui aboutit au capteur 44 signifie que le capteur 44 tient également compte de grandeurs modifiables à volonté, comme par exemple la position de la pédale d'accélérateur. Le fonctionnement de l'exemple de 25 réalisation représenté sur la figure 1 est décrit dans la suite ï À l'aide du capteur 44 dans lequel intervient, entre autres signaux d'entrée, la position de la pédale d'accélérateur,et à l'aide de l'appareil électronique de commande 42, un signal électrique de commande est produit et est amplifié dans l'amplifica-30 teur 41 de façon à pouvoir faire tourner l'aimant 10 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et en opposition à la tension du ressort de rappel 33. La position correspondante de l'aimant tpurnant est renvoyée à l'appareil électronique de commande 42 par l'intermédiaire de l'élément induetif de réaction. De préfé-35 rence, la manoeuvre de l'aimant tournant et le renvoi de la position de cet aimant sont effectués dans une opération auxiliaire de réglage dont le paramètre de guidage est le signal de réglage sortant de l'appareil de commande 42 et dont la grandeur de réglage est déterminée par la position de l'élément induetif de réaction. 40 De cette manière, on peut éliminer des grandeurs parasites qui ont 70 07221 6 2037143 une influence sur la position de lraimant tournant 10, comme par exemple le frottement, des vibrations ou des phénomènes similaires» L'arbre 11 relié à l'aimant tournant 10 assure le déplacement axial du tiroir annulaire 19 sur le piston de pompe par l'inter-5 médiaire de 1'entraîneur sphérique 17» En conséquence, les trous de distribution 21 prévus dans le piston 20 sont dégagés plus ou moins tôt et, en conséquence, le débit de la pompe est modifié* L'entraînement de la pompe est assuré d'une manière connue par déplacement du piston à l'aide du disque 23» Pour obtenir un con-10 tact permanent du piston avec le disque et pour assurer par conséquent une course de retour du piston 20, il est prévu un ressort 22. Sur la figure 2, on a représenté en coupe une pompe d'injection à distributeur qui comporte.à 15 l'intérieur de son oarter le mécanisme de. réglage.de. débit entraîné par un aimant tournant et le capteur de vitesse angulaire. L'entraînement de la pompe s'effectue, d'une manière connue, par l'intermédiaire d'un disque 23 qui est mis en rotation par l'arbre 50 d'entraînement de pompe. A l'aide des galets fixes 51 contre 20 lesquels est appliqué le disque 23 par le ressort 22 un mouvement T de translation est superposé au mouvement de. rotation. Le tiroir annulaire 19 est déplacé axialement comme indiqué sur la figure 1. Le volume, dans lequel se déplacent le piston de pompe 20 et le tiroir annulaire 19 et duquel est extrait du carburant, est 25 séparé, par l'intermédiaire d'un filtre 52, du volume dans lequel se trouve le dispositif à aimant tournant. Se cette manière, de petits copeaux ferreux ou des particules magnétiques qui sont attirés par une des bobines 11 ou 12 ne peuvent pas pénétrer dans la partie à haute pression de la pompe et provoquer des endommage-30 ment s de pièces ou des perturbations de marche. Dans le volume du oarter de pompe qui contient le piston 20f une quantité de carburant bien supérieure à celle qui est nécessaire pour l'injection est introduite. L'excès de carburant est extrait du volume dans lequel est situé le dispositif à aimant tournant. De cette 35 manière, le dispositif à aimant tournant et l'élément induetif de réaction, qui est représenté sur la figure 2 sous forme de l'élément 53, sont refroidis efficacement par le courant d'huile. La culasse 31 qui porte la bobine d'induction 32 est disposée sur une bride de fixation 54 qui com-40 porte des ressorts de contact 55 sur lesquels sont appliquées 70 07221 7 2037143 deux "bornes de la bobine d'induction 32» Le carter de pompe est obturé par un couvercle supérieur 56 qui comporte un prolongement 54 servant de prise électrique». Sur le côté intérieur du couvercle supérieur 56, il est prévu une plaque conductrice 58 qui est agen-5 cée sous forme d'un circuit imprimé muni de voies conductrices» Cette plaque conductrice porte des ressorts de contacts 59 et des surfaces de contact qui sont appliquées contre les ressorts 55» Toutes les liaisons électriques à l'intérieur du carter de pompe sont établie sur la plaque conductrice 58» Toutes les connexions 10 qui doivent être sorties à l'extérieur du carter de pompe sont faites par l'intermédiaire de douilles métalliques de traversée en dessous du prolongement servant de prise électrique de manière à sortir d'une façon étanche au gaz et résistant à la. température hors du carter de pompe par l'intermédiaire de masselottes en 15 verre fondu» Dans ces douilles métalliques 60 sont engagées les fiches 61 à l'intérieur de la prise 57» Les fiches de contact 61 sont bloquées en position par une masse isolante d'enrobage 62» , - La masse 62 protège et renforce les zones de traversée des douilles métalliques 60 au travers du. 20 couvercle supérieur 56 d'obturation du carter de pompe» Le dispositif de la-figure 2 fonctionne d'une manière correspondante à celui de la figure 1» Sur la figure 3} on a représenté .une vue en plan de lajpompe de la figure 2 dans laquelle le couver-25 cle supérieur 56 a été enlevé» On peut par conséquent voir plus nettement la bride de fixation 54 du circuit magnétique 30, 31, 32 et les ressorts de contact 55 fixés sur celle-ci» Il est en outre prévu au-dessus de l'aimant tournant 10 un segment de compensation 68» En dessous du segment de compensation 68, il est prévu une 30 came 34 sur laquelle s'accroche également le ressort de rappel 33» La came 34 agit sur la tige de guidage 38 de l'élément induetif de réaction 53» Sont prévues sur cet élément induetif de réaction 53 trois surfaces de contact 69 qui sont appliquées, lorsque le couvercle 56 est fermé, contre le ressort de contact 59 de la plaque 35 conductrice 58» Les bobines 11 et 12 sont alimentées en courant par l'intermédiaire des ressorts de contact 63» On a représenté sur la figure 4 une plaque conductrice 58 qui est munie de voies conductrices imprimées jouant le rôle de contacts et qui porte les ressorts de contact 59» Au dessus de la plaque conductrice,■on a représenté 40 schématiquement en élévation une prise 57 et ses fiches 61 » 70 07221 8 2037143 Chaque fiche de contact est reliée à une voie conductrice de la plaque 58. Ces connexions sont établies par les fiches métalliques 60 représentées sur la figure 2 et qui sont prévues à la partie inférieure de la prise 57 en traversant le couvercle supérieur 56» 5 En utilisant des plaques conductrices munies de surfaces de contact et de ressorts de contact et en utilisant des ressorts de contact sur la bride de fixation 54 et sur les bobines 11 et 12 du dispositif à aimant rotatif, on peut séparer d'une manière simple, lors de l'enlèvement du couvercle supérieur, toutes les liaisons élec-10 triÇues et on peut accéder par le haut aux différentes parties de la pompe sans avoir à enlever de composants électriques. Les ressorts de contact et les surfaces de contact sont munis d'un revêtement électriquement conducteur et fortement résistant à la corrosion de façon à 15 empêcher au «ours du service le mauvais établissement d'un contact sous l'effet d'une corrosion. De tels revêtements peuvent, de façon connue, contenir des métaux nobles» Il est évidemment également possible d'utiliser le dispositif suivant l'invention dans d'autres 20 pompes d'injection que des pompes d'injection à distributeur. Par exemple la tige de commande d'une pompe d'injection, en série peut entraîner,de la même manière que dans une pompe d'injection à distributeur,le tiroir de distribution à l'aide d'un dispositif à aimant rotatif. Bien entendu l'invention n'est 25 pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 30 70 07221 9 2037143 RETETOICATIOIJS 1°) Pompe d'injection pour moteurs à combustion interne avec régulation électrique de la quantité de carburant injectée, cette pompe comportant un-régulateur de 5 débit déterminant la position d'un tiroir de distribution qui définit le début ou la fin de la phase de refoulement de la pompe, pompe caractérisée en ce que le mécanisme de réglage de débit comporte un dispositif à aimant rotatif placé à l'intérieur du carter de pompe et relié au tiroir de distribution. 10 2°) Pompe d'injection suivant la revendication 1, agencée sous la forme d'une pompe d'injection à distributeur et comportant un tiroir annulaire mobile axialement sur le piston de pompe et servant de tiroir de distributions pompe caractérisée en ce qu'un aimant rotatif est relié à un 15 arbre qui porte à une extrémité un segment excentré par rapport à son axe de rotation et muni d'un entraîneur sphérique et en ce que l'entraîneur est engagé dans un trou cylindrique qui est ménagé dans une partie correspondant au tiroir annulaire. 3°) Pompe d'injection suivant la 20 revendication 2, caractérisée en ce qu'est prévu à l'extrémité de l'arbre qui est opposée au tiroir annulaire un segment de compensation dont la position horizontale par rapport au dispositif à aimant rotatif est réglable. 4°) Pompe d'injection suivant la 25 revendication 3, caractérisée en ce que sont prévues sur le segment de compensation des butées définissant un angle maximal et un angle minimal de réglage de l'aimant rotatif. 5°) Pompe d'injection suivant la revendication 3-, caractérisée en ce qu'un ressort de rappel 30 définissant la position de zéro de 1' aimant rotatif agit sur le segment de compensation. 6°) Pompe d'injection suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un élément induetif de réaction est relié à l'arbre de l'élément rotatif. 40 7°) Pompe d'injection suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément rotatif de réaction comporte deux bobines placées axialement l'une derrière l'autre, branchées en série, et dans lesquelles peut se déplacer axialement un noyau ferro-magnétique qui est relié par l'intermédiaire d'un 70 07221 10 2037143 excentrique ou d'une denture à l'arbre de l'aimant rotatif, et en ce que le noyau est placé en regard d'un ressort de compensation de jeu qui est précontraint. 8°) Pompe d'injection suivant 5 la revendication 1, caractérisée en oe que l'aimant "permanent est disposé dans un volume séparé de la chambre de refoulement de la pompe par l'intermédiaire -d'un filtre9-de sorte qu'il se produit un écoulement permanent de carburant de la chambre de pompage dans le volume contenant le dispositif à aimant rotatif. 10 9°) Pompe d'injection suivant la revendication 1, caractérisée en ae que les moyens de captage de vitesse comportent un circuit magnétique disposé à l'intérieur du carter de pompe et qui se compose d'un engrenage relié à 1,'arbre . d'entraînement de pompe et d'une culasse portant une bobiné d'in-15 duction» les extrémités de la culasse opposées à l'engrenage comportant une denture correspondante. 10°) Pompe d'injection suivant l'une des revendications 1 à 9f earaetérisée en ce.que le carter de pompe comporte un couvercle muni d'un prolongement servant de 20 prise de connexion électrique, en ce que les fiches de contact sont reliées par 1'intermédiaire de traversées de câble à une plaque conductrice disposée sur le côté intérieur du couvercle,, la plaque conductrice comportant des surfaces de contact et/0u des ressorts de contact à l'aide desquels sont établies toutes les 25 liaisons électriques à l'intérieur du carter de pompe. 11°) Pompe d'injection suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les traversées de câble au travers du couvercle amovible sont effectuées à l'aide de masselottes en verre fondu situées à la base du prolongement 30 formant la prise électrique et en ce que les fiches de contact sont noyées dans le volume délimité par le dit prolongement s au moins en partie, dans une masse isolante d'enrobage résistant à la température. 35