Brevet FR2270453A1 — publié le 19751205

La présente invention est relative å une pompe à injection de carburant pour les moteurs à combustion interne. I1 existe deux types principaux de pompes à injection pour les moteurs à combustion interne, à savoir du type "Boschtt et du type "Deckel". Dans le premier type, une découpe est ménagée dans le piston de manière à pouvoir faire varier la compression finale du carburant en fonction de la charge appliquée au moteur. Dans le deuxième type, une soupape de dosage pour régler le débit d'écoulement du carburant au moyen du régulateur du moteur est montée dans le passage de distribution du carburant, tandis que le piston fournit en permanence une quantité égale de carburant, moyennant-quoi lton peut doser-et refouler une quantité voulue de carburant. Ces deux types de systèmes d'injection du carburant souffrent de certains inconvénients. Dans le type Bosch, un orifice d'alimentation du carburant dans le cylindre se trouve ouvert et fermé par la découpe du échancrure ménagée dans le piston, de telle sorte que la compression du carburant se trouve brutalement amorcée et arretée. Dans le type "Deckel", la soupape de dosage pour faire varier le degré d'étranglement est de construction complexe, des difficultés se présentant lorsque la vitesse du moteur est augmentée pour étrangler et doser une quantité appropriée de carburant en fonction de la charge appliquée au moteur. La présente invention élimine les inconvénients précités propres à la technique antérieure, tout en conservant les caractérist1tues générales des pompes à injection de carburant du type Bosch et Deckel. En conséquence, un objet de la présente invention vise à fournir une pompe à injection de carburant pour moteur à combustion interne permettant le réglage de la distribution de carburant en faisant varier le débit d'écoulement du carburant lorsque ce dernier est comprimé, et ce en fonction de la vitesse du moteur et de la charge appliquée à ce dernier. Un autre objet de l'invention consiste à accroitre la force de pulvérisation du carburant en installant une chambre de réglage de pulsation d'une plus grande section droite dans le passage depuis la soupape de distribution jusqu'à la soupape de carburant, de manière à accroître la pression sous laquelle est fourni le carburant lorsque le moteur tourne à faible vitesse. Un autre objet de l'invention consiste à améliorer les performances du moteur en faisant varier la vitesse d'injection du carburant (! savoir le changement de la quantité de carburant fourni par unité de temps au cours de la phase d'injection) en fonction de la charge appliquée au moteur. Un autre objet encore de l'invention consiste a faire varier le temps d'injection du carburant en faisant varier la phase terminale et/ou la phase initiale de compression du carburant en fonction de la vitesse du moteur. On va maintenant décrire sommairement les caractéristiques les plus marquantes de la présente invention. Une rainure de dosage est disposée sur l'un des côtés du piston de la pompe à injection qui est monté de manière å pouvoir effectuer un mouvement coulissant axial et une rotation autour de son propre axe, de façon que le carburant soit fourni au moteur lorsque le piston effectue un mouvement coulissant. La rainure de dosage est maintenue en communication avec la partie supérieure du piston par l'intermédiaire d'un alésage axial ménagé dans ce dernier. Le cylindre est pourvu d'un orifice d'évacuation ou de sortie et d'un orifice d'aspiration.Une quantité donnée de carburant peut être fournie au moteur en faisant varier la section et le moment où la rainure de dosage est amenée en communication avec l'orifice de sortie, ce qui fait varier le débit d'écoulement du carburant. Une chambre de réglage de pulsation d'une plus grande section droite est ménagée dans le passage de distribution du carburant, entre la soupape de distribution ou décharge de la pompe et la soupape du carburant, de manière à intensifier et à prolonger la durée des battements d'un flux de carburant pulsé passant à travers la chambre de réglage de pulsation, lors de son envoi par pompage. Les autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement dans la description détaillée qui suit en référence au dessin ci-annexé, sur lequel: la fig. 1 est une vue en coupe verticale de la pompe à injection de carburant pour un moteur à combustion interne répondant R un mode de réalisation de la présente invention; la fig. 2 est une vue en coupe faite par II-II d'après la fig. 1; la fig. 3A à 30 sont des vues en plan décrivant le fonctionnement de la pompe à injection; la fig. 4 est une vue en coupe verticale, à une échelle agrandie, de certaines parties essentielles de la pompe à injection illustrée sur la fig. 1; les abréviations signifient ce qui suit: P.X.B = point mort bas, P.M,H. = point mort haut; P.A.C. = position d'amorçage de la compression, la fig. 5 est une vue en plan, à une échelle agrandie, décrivant le fonctionnement de la pompe à injection; les abréviations signifient ce qui suit: P.f.Z. = position d'injection zéro; PIFC. = position- sous forte charge; la fig. 6 est un graphique représentant la pulsation du flux de carburant s'écoulant à travers le passage de distribution sous l'effet de l'action de pompage; les abréviations signifient ce qui suit:P.I.P.D.C = pression intérieure du passage de distribution du carburant; L.M. = levée de la manivelle; la fig. 7 est un graphique illustrant les forces de pulvérisation du carburant; la fig. 7A illustre les données de la technique antérieure, la fig. 7B les données de la présente invention, et la fig. 7C établit la comparaison de la force de pulvérisation du carburant entre la pompe de la présente invention et celle de la technique antérieure, les abréviations signifient ce qui suit: L.S.C. = levée de la soupape de carburant; F.P.C. = force de pulvérisation du carburant; la fig. 8 est un graphique décrivant les vitesses d'injection du carburant; les abréviations signifient ce qui suit:V.I.C. = vitesse d'injection du carburant; la fig. 9 représente Itorifice de sortie ou évacuation tel que divisé en plusieurs sections. On va maintenant décrire un premier mode de réalisation de l'invention en référence aux fig. 1 à 9. Un cylindre 2 dans lequel est logé un piston 3 capable d'effectuer un mouvement coulissant axial et une rotation autour de son propre axe est disposé dans un corps de pompe 1. Un guide de soupape 5 comportant une soupape de décharge 4 est disposé au-dessus du cylindre 2, étant relié au corps de pompe I par l'intermédiaire d'un raccord de tuyau 6. Le cylindre 2 est pourvu d'un orifice d'aspiration 8 et d'un orifice d'évacuation ou sortie circulaire 9 qui est maintenu en communication avec un réservoir de carburant 7. L'orifice de sortie 9 présente une ouverture 9' de forme elliptique, ainsi qu'on peut le voir en plan sur la fig. 3. Le piston 3 est muni d'un alésage 11 s'y étendant à partir d'une partie supérieure 10, débouchant à sa surface périphérique extérieure, et à travers lequel peut être maintenue la communication entre la partie supérieure 10 et une rainure de dosage 12 ménagée dans le piston 3, étant par ailleurs disposé à angle droit par rapport à l'axe central 0 du piston 3. Un ressort 14 est monté entre un siège élastique 13 et la soupape de décharge 4, de manière à pouvoir solliciter cette dernière. Une chambre de réglage de pulsation 15 est disposée entre les passages de carburant 16 et 17, présentant une section droite supérieure à celle desdits passages 16, 17 et une conduite haute pression 19 qui est raccordée à une soupape de carburant 18. La retérence 20 désigne une chambre de compression du carburant. Le piston 3 est amené à effectuer un mouvement coulissant réciproque au moyen d'un mécanisme à came ou tout autre dispositif connu approprié, étant par ailleurs amené à tourner au moyen d'un engrenage à crémaillère ou tout autre dispositif connu approprie. La fig. 3A représente le piston 3 dans la position d'éjection zéro suivant laquelle la rainure de dosage 12 est maintenue en permanence en communication avec l'ouverture 9' pendant toute la course du piston 3, de façon qu'aucune partie du carburant ne puisse être comprimée. Si le piston 3 est amené à tourner dans la position représentée sur la fig. 3B dans laquelle le moteur est soumis à des charges intermédiaires, le carburant se trouve comprimé et évacué sur la partie 1 de la course du piston, avant que la rainure de dosage 12 ne soit amenée en communication avec l'ouverture 9', n'étant pas comprimé sur le restant de la partie L de la course du piston.Pendant le restant de la course sur la partie L, la surface de la rainure de dosage 12 qui est en communication avec l'ouverture 9' s'accroît progressivement-alors que le mouvement ascendant du piston 3 détermine le chevauchement de la rainure de dosage 12 et de l'ouverture 9'. C'est ainsi que s'effectue progressivement la libération de la pression exercée sur le carburant. Si le piston 3 est amené à tourner dans la position représentée sur la fig. 3C sous de fortes charges, la surface de la rainure de dosage 12 qui est amenée en communication avec l'ouverture 9' se trouve réduite, de telle façon que le carburant est comprimé et évacué pendant la partie majeure de la course du piston 3.En faisant tourner le piston 3 de la sorte en fonction de la charge appliquée au moteur, il est possible de faire varier la vitesse du débit d'écoulement du carburant et de doser la quantité voulue de carburant, de façon qu'une quantité appropriée de carburant puisse etre injectée à travers une soupape dtinjection. Sur les fig. 4 et 5, on peut voir que la rainure de dosage 12 est mise au moins en communication avec l'orifice de sortie 9 lorsque se trouve amorcée la compression du carburant, le piston 3 étant alors dans sa position d'injection zéro. Gracie R ce mode d'agencement, il est possible d'éliminer tout retard du débit d'écoulement du carburant dans une pompe du type dans laquelle le débit d'écoulement es-t étranglé, meme si la vitesse de déplacement du piston devient élevée, permettant ainsi l'exé- cution de la phase d'injection zéro.Plus précisément, la rainure de dosage 12 est amenée en communication avec l'orifice de sortie 9 pour empêcher la compression du carburant au début de la phase de compression, lorsque l'orifice d'aspiration 8 est fermé par l'extrémité supérieure du piston 3 quivest disposé dans sa position d'injection zéro. Ceci contribue à améliorer les performances des pompes à injection de ce type, de façon à empêcher toute distribution d'une petite quantité de carburant en raison d'un retard apporté au débit d'écoulement du carburant, même lorsque le piston effectue un mouvement coulissant à des vitesses élevées. Si le piston 3 est amené à tourner dans la position soumise à une charge élevée, le carburant est comprimé jusqu'à ce que la rainure de dosage 12 soit mise en communication avec l'orifice de sortie 9.Il convient de remarquer que lorsque la vitesse du piston augmente, il se produit un retard dans le débit d'écoulement du carburant, et que la position dans laquelle le carburant commence à s'écouler se trouve plus fortement décalée par rapport au bord de l'orifice de sortie 9 jusqu'S une position P telle qu'illustré sur la fig. 5, de sorte que le débit d'écoulement du carburant ne commence effectivement que dans ladite position P.. Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'installation de la chambre de réglage de pulsation 15, laquelle sera maintenant décrite en référence aux fig. 6 et 7. Au moment de la mise en route du moteur, la vitesse du piston est extrêmement faible. A ce moment-là, le volume de carburant envoyé à travers la soupape de décharge en direction du passage de distribution du carburant propre à la technique antérieure et qui est dépourvu de toute chambre de réglage de pulsation, de sorte que le passage du carburant présente une section droite constante, est soumis à une pression telle que les battements du courant de carburant pulsé sont faibles et de courte durée, ainsi qu'il est représenté par les traits interrompus sur la fig. 6.Etant donné que la pulsation de la fourniture de carburant en direction de la soupape de carburant s'effectue de la sorte, la force de pulvérisation du carburant (à savoir la force avec laquelle le carburant est pulvérisé lorsqu'il est amené à passer à travers la soupape de carburant) est faible, de sorte que le moteur démontre de piètres caractéristiques de mise en route. Cét inconvénient peut etre éliminé et les caractéristiques de mise en route du moteur améliorées grâce à l'installation de la chambre de réglage de pulsation 15, laquelle permet d'intensifier et de prolonger la durée des battements du courant de carburant pulsé, ainsi qu'il est représenté par un trait continu sur la fig. 6. De la sorte > la fourniture de carburant à la soupape de carburant est soumise à une pression plus élevée que dans la technique antérieure, ce qui accroît la force avec laquelle le carburant est pulvérisé lorsqu'il passe à travers la soupape de carburant. La fig, 7A est un graphique illustrant la levée de la soupape de carburant, la force de pulvérisation du carburant et la pression intérieure du passage de distribution du carburant propres à la technique antérieure, cependant que la fig. 7B est un graphique illustrant les données correspondantes obtenues avec la pompe à injection conforme à l'invention. La fig. 7C établit la comparaison de la force de pulvérisation du carburant entre la pompe à injection conforme à l'invention et celle propre à la technique antérieure. En accroissant de la sorte la force de pulvérisation du carburant, le carburant injecté dans le moteur au moyen de la pompe conforme à l'invention se mélange bien avec l'air aspiré, facilitant de la sorte le démarrage du moteur. L'installation de la chambre de réglage de pulsation 15 est également efficace pour amortir les ondes de pression qui pourraient par ailleurs se répercuter depuis la soupape de carburant jusqu'au côté pompage, ce qui élimine la nécessité d'avoir recours à une injection secondaire en raison de l'action desdites ondes de pression. La fig. 8 illustre le fait que des changements peuvent être déterminés en ce qui concerne la vitesse d'injection du carburant lorsqu'on utilise la pompe conforme à l'invention. Dans une pompe à injection du type Bosch classique, la vitesse d'injection, ainsi qu'il est représenté par la ligne en traits interrompus, est toujours de nature constante, indépendamment de la charge appliquée au moteur, du fait que le carburant envoyé lors de la ph-ase de compression ne se trouve pas mesuré par le débit d'écoulement. La pompe dont la vitesse d'injection du carburant est telle que décrite ci-dessus s'averse incapable de réduire la pression maximale dans les cylindres du moteur, ce qui fait pourtant l'objet d'une pressante demande depuis quelques années. Dans un semblable moteur, la combustion s'opère instantanément, ce qui a pour résultat d'écourter la durée de vie utile du moteur. D'autre part, en fournissant un moyen propre à effectuer le dosage du carburant par le débit d'écoulement, alors que le carburant est envoyé vers le moteur, la vitesse d'injection peut être amenée à varier, conformément à l'invention, ainsi qu'il est représenté par des traits pleins sur la fig. 8, les lignes (A), (B) et (C) représentant respectivement les vitesses d'injection sous une faible charge, une charge intermédiaire et une charge élevée. On peut constater que la vitesse d'injection du carburant est plus lente au cours des phases initiales d'injection et plus rapide au cours des phases terminales, et ee sous les trois types de charges.La vitesse d'injection du carburant de la pompe de la présente invention peut être amenée à varier selon les besoins en changeant la position dans laquelle la rainure de dosage 12 est amenée en communication avec l'orifice de sortie 9. Il est possible d'incorporer à n'importe quel type de moteur une pompe du type qui s'adapte au mieux en faisant tout simplement varier les positions relatives du cylindre 2 et du piston 3. La présente invention permet donc d'obtenir une réduction de la pression la plus élevée dans le moteur, une durée d'utilisation prolongée, ainsi qu'une efficacité accrue permettant d'obtenir de meilleures conditions de combustion. La fig. 9 illustre la façon dont peuvent être amenées à varier les positions relatives du piston 3 et du cylindre 2. Ainsi qu'il est représenté, l'orifice de-sortie 9 est divisé en plusieurs sections W, X, Y et Z, n'importe laquelle de ces sections pouvant être utilisée selon les besoins pour effectuer le dosage. Dans le présent mode de réalisation, les sections W et X sont utilisées pour effectuer le dosage par le débit d'é-coulement du carburant à la phase terminale de la compression, et les sections Y et Z pour la phase initiale de compression. Les sections précitées peuvent être utilisées une à une ou plusieurs à la fois. Grâce à ce mode d'agencement, il est possible de réduire la course du piston et d'accroître sa vitesse, tout en réglant l'amorçage ou l'arrêt de la fourniture de carburant en fonction de l'utilisation du moteur. La présente invention permet d'opérer la fourniture du carburant tout en laissant s'écouler une partie de ce dernier. Cette caractéristique est des plus efficaces pour empêcher toute brusque élévation de la pression du carburant dans le passage de distribution de carburant, ce qui se produit lorsqu'on utilise une pompe à injection du type Bosch, de sorte qu'on peut éliminer tout refoulement du carburant par aspiration depuis le passage de distribution du carburant. Ceci contribue à réduire les coûts, du fait qu'on peut utiliser une soupape de conception simple, comme une soupape de retenue, en lieu et place d'une soupape complexe, comme une soupape de refoulement par aspiration pourvue d'un collier. I1 doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif, et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention. REVENDIGATIONS 1. Pompe à injectionde carburant pour un moteur à combustion interne, caractérisée par le fait qu'elle comporte un piston qui est logé dans un cylindre en vue de pouvoir effectuer un mouvement axial coulissant et une rotation autour de son propre axe, un orifice d'aspiration et un orifice de sortie étant ménagés dans ledit cylindre, la pompe fournissant le carburant lorsque le piston est animé d'un mouvement coulissant dans le cylindre, le piston étant pourvu d'une rainure de dosage qui est maintenue en communication avec une partie supérieure du piston par l'intermédiaire d'un alésage ménagé dans ce dernier, moyennant quoi une quantité donnée de carburant peut être envoyée vers le moteur en faisant varier la surface et le moment auxquels la rainure de dosage est amenée en communication avec l'orifice de sortie du cylindre, faisant ainsi varier la quantité du débit d'écoulement du carburant. 2. Pompe à injection suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte une chambre de réglage de pulsation qui est disposée dans un passage de distribution du carburant entre une soupape de décharge de la pompe à injection et une soupape de carburant, ladite chambre de réglage de pulsation présentant une section droite supérieure à celle du restant dudit passage de distribution du carburant. 3. Pompe à injection suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite rainure de dosage est mise en communication avec l'orifice de sortie dans les phases initiales au moins de la compression du carburant, lorsque le piston est placé dans sa position d'injection zéro. 4. Pompe à injection suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit orifice de sortie est divisé en plusieurs sections par l'axe central du cylindre et une ligne tirée à angle droit par rapport audit axe central du cylindre, le piston étant agencé de façon telle que l'une au moins desdites sections de l'orifice de sortie soit utilisée pour effectuer le dosage de la fourniture de carburant par le débit d'écoulement du carburant à travers la ou lesdites sections.