Brevet FR2356020A1 — publié le 19780120

La prdsente invention a essentiellement pour objet un perfectionnement d'une pompe à refoulement intermittent pour absorber les pointes de pression dans les tuyauteries d'admission et/ou de décharge de cette pompe, lesquelles pointes de pression sont provo quées aussi bien par l'onde de pression créée au moment où la chambre de refoulement de la pompe est mise en communication avec lesdites tuyauteries à la fin d'une phase donnée de refoulement, que par les ondes de pression en retour dûtes aux pulsations précédentes. L'invention trouve plus particulièrement son application pour les pompes d'injection de combustible des moteurs à combustion interne. Dans certains moteurs à combustion interne, les pompes dtin- jection de combustible fonctionnent à des pressions de refoulement très élevées. te combustible peut par exemple autre refoulé par la pompe sous une pression de 1000 kg/cm2. En revanche, ce meme combustible est admis-dans la pompe elle-meme sous une pression très inférieure, de l'ordre de 4 kg/cm2.Plus précisément, un type connu d'une telle pompe se compose essentiellement d'une chambre de refoulement cylindrique à l'intérieur de laquelle se déplace un piston de refoulement à deux rampes, venant obturer momentanément les orifices d'admission et de décharge du combustible. t'amplftude de déplaeement du piston est constante et le refoulement, c'est-i-dire l'injection du combustible vers le cylindre correspondant du moteur, se fait pendant l'intervalle de temps où le piston obture complètement les orifices précités pendant sa course de refoulement. -te débit est ajusté de manière très classique par un réglage de la position angulaire du-piston dans l'enceinte de refoulement de sorte que, au cours de la course de refoulement, les orifices d'admission et de décharge sont découverts simultanément par les rampes correspondantes de la surface latérale du piston, établissant une communication entre la chambre de refoulement et les deux orifices. La chute brutale de pression qui en résulte provoque.l'arrêt presque instantané du refoulement et le combustible en excès dans la chambre de refoulement est alors évacué par l'orifice de décharge et aussi par l'orifice d'admission. b chute de pression mentionnée plus haut (c'est å-dire par exemple le passage brutal d'une pression de 1000 kg/cm2 a une pression de l'ordre de 4 kg/cm2) engendre des fluctuations transitoires de pression de très courte durée mais aussi de très grande amplitude, qui se propagent dans les conduits en communication avec les deux orifices précités.Ces pointes ou fluctuations de pression, en se combinant éventuellement avec les pointes en gendrées par les cycles précédents de la pompe ou par les pompes des autres cylindres, peuvent provoquer des contraintes importantes à certains endroits des conduits, de sorte qu'à la longue, une rupture de ces derniers est à craindre. La-présente invention a pour but un perfectionnement visant à éliminer ou tout au moins à réduire considérablement l'amplitude de ees pointes de pression. Dans cette optique, l'invention se rapporte donc à un procédé pour absorber les pointes de pression se propageant dans les conduits de décharge et/ou d'admission d'une pompe et cre'4eeaux moments où la chambre de refoulement de ladite pompe est mise en communication avec lesdits conduits, consistant à creer des 7aria- tions du volume disponible pour le fluide en au moins un premier emplacement denné de l'un desdits conduits, caractérissé en ce qu'on commande lesdites variations à partir desdites pointes de pression elles-mêmes, enregistrées en un seeond-emplacement dudit conduit dans lequel elles se propagent, situe entre ledit premier emplacement et ladite chambre de refoulement. La transmission des commandes de variations du volume disponible précite, entre ledit second emplacement et ledit premier emplacement, peut être effectuéepar des moyens entièrement mécaniques, comme on le verra plus loin. L'invention se rapporte aussi à une pompe du type comportant une chambre de refoulement à l'intérieure de laquelle un piston est susceptible de se déplacer lengitudinalement et des conduits d'admission et/ou de décharge pour le --fluide admis dans ladite ch*m- bre de refoulement, earactérisé en ce qu'il comprend au-moins une enceinte à volume variable en communication avec au moins un desdits conduits précités en un emplacement denné de celui-ci et des moyens d'actionnement, adaptés pour commander les varxatianeFde volume de ladite enceinte, dont au moins une partie sensible à des ondes ou pointes de pression communique avec ledit conduit en un autre emplacement de celui-ci,situé entre ladite enceinte et ladite chambre de refoulement. De cette façon, si une augmentation du volume de l'enceinte est commandée au moment précis où une certaine quantité de fluide est introduite dans ladite enceinte sous l'effet d'une pointe de pression se propageant dans les conduits, le volume supplémentaire disponible pour le fluide est aussitôt occupé par ladite quantité de fluide ce qui provoque la disparitiOn de la pointe de pression correspondante et arrête sa propagation. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation préféré d'une pompe d'injection de carburant selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en rdférence au dessin non limitatif annexé dans lequel - la figure unique représente une vue partielle en coupe d'une pompe dotée du perfectionnement selon l'invention. Sur le dessin annexé, on a représenté partiellement une pompe 11 d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne. Cette pompe est constituée d'un corps de pompe 12, d'une chemise de piston13 et d'un piston de refoulement 14. tes moyens d'actionnement du piston 14 et le clapet d'injection reliant la pompe à l'un des cylindres du moteur ne sont pas représentés. te piston 14 comporte de façon très classique deux rampes 15 et 16 et une rainure longitudinale 17 établissant la communication entre la chambre de refoulement 18 et la surface active 19 du piston. Deux orifices diamétralement opposés sont en correspondance avec chacune des rampes 15 et 16. Il s'agit d'un orifice d'admission de carburant 20 relié par l'intermédiaire du conduit 21 à uneXompe auxiliaire (non représen tée) fournissant le carburant sous une pression de 4 kg/cm environ et d'un orifiee de retour ou de décharge 22 relié en retour au ré servoir par l'intermédiaire du conduit 23. tes deux conduits 21 et 23 sont connectés su corps de pompe 12 et communiquent avec leurs orifices respectifs 20 et 22 gracie à deux raccords 24 et 25, respec tivement, qui renferment en outre certaines portions desdits con duits.Plas précisément, le conduit 21 d'admission de combustible comporte un élément de conduit 30 relié à la pompe auxiliaire, une portion de conduit 31, une portion 32 ayant une forme en trombone et enfin une portion 33 parallèle à la portion 31 et connectée à l'orifice d!admission 20. De manière similaire le conduit 23 comporte un élément de conduit 35 rdL ié au réservoir, une portion de conduit 36, une portion 37 ayant une forme en trombone et une portion 38 parallèle à la portion 36 et connectée à l'orifice de décharge 22. Selon l'invention, une enceinte à volume variable 40 est ménagée dans un élargissement de la portion 31 et la variation de volume eSt obtenue par le déplacement du piston formant noyau plongeur 41 rendu possible par le coulissement de sa partie cylindrique de plus gros diamètre dans l'orifice correspondant de la paroi supé ri.eure 42 de l'ensemble 40 et par le coulissement du prolongement 43 formant tige d'actionnement, de diamètre inférieur, dans l'orifice 44 correspondant ménagé dans le raccord 24 entre les portions de conduits 31 et 33. De cette façon, la partie inférieure du prolongement 43 plonge dans la portion de conduit 37 à peu de distance de l'orifice 20.La paroi supérieure 42 est surmontée d'une chambre renfermant un ressort de rappel 50 prenant appui entre le piston 41 et une butée fixe réglable 51. La partie conique supérieure 52 du piston 41 est normalement maintenue en application sur un siège 53, sous l'action du ressort 50. La présence de ce siège conique permet de limiter sensiblement les fuites de combustible lorsque le piston 41 ett dans sa position basse ; assurant un volume minimum de l'enceinte 40. Les faibles~ faites de combustible éventuelles peuvent être éatacuées par un ajutage54. De façon tout à fait semblable, une enceinte à volume variable 60 est ménagée dans un élargissement de la portion 36 et la variation de volume est obtenue par le déplacement du piston formant noyau plongeur 61 rendu possible par le coulissement de sa partie cylindrique de plus gros diamètre dans l'orifice correspondant de la paroi supérieure 62 de l'enceinte 60 et par le coulissement du prolongement 63 formant tige d'actionnement, de diamètre inférieur, dans l'orifice 64 correspondant ménagé dans le raccord 25 entre les deux portions de conduits 76 et 38 De cette façon, la partie inférieure du prolongement 63 plonge dans la portion de conduit 38 à peu de distance de l'orifice 22 ta paroi supérieure 62 est surmoi tée d'une chambre renfermant un ressort de rappel 70 prenant appui entre le piston 61 et une butée fiz;e réglable 71. La partie conique supérieure 72 du piston 61 est normalement maintenue en application sur un siège 73 sous l'action du ressort 70. ta présence de ce siege conique permet de limiter sensiblement les fuites de combustible lorsque le piston 61 est dans sa position basse ; assurant un volume minimum de l'enceinte 60. tes faibles fuites de combustible éventuelles peuvent entre évacuées par un ajutage 74. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant. A chaque course de refoulement du piston 14 (vers le haut sur le dessin) le carburant est envoyé au moteur tant que les orifices 20 et 22 sont obturés par la paroi latérale du piston i4. Dès que les rampes 15 et 16 passent au niveau de ces orifices, une communication est établie entre la chambre de refoulement 18 dans laquelle règne une pression élevée de l'ordre de 1000 kg/cm2 et les conduits 21 et 23 dans lesquels règne une pression beaucoup plus faible de l'ordre de 4 kg/cm?. L'effondrement de pression qui en résulte provoque llarrEt du refoulement et le carburant en excès dans la chambre 18 est évacué à partir de ce moment par les orifices 20 et 22. Cependant, les fluctuations de pression qui sont engendrées à ce moment se propagent dans les conduits 21 et 23. Si une pointe de pression en provenance de la chambre 18 se propage à l'intérieur du conduit 21, par exemple, elle commence par exercer une certaine force de soulèvement sur l'extrémité de la tige d'actionnement 43 à son passage dans la portion de conduit 33. Le mouvement de la tige d'actionnement 43 se traduit avec un certain retard dt à l'inertie du système par une augmentation de volume de l'enceinte 40 puisque le piston 41 coulisse le long de l'orifice correspondant de la paroi supérieure 42.En conséquence, la pointe de pression qui s'est propagée entre-temps dans la portion de conduit 32 pénètre dans l'en- ceinte 40 au moment oh le volume de celle-ci est en train d'augmenter de sorte que le volume supplémentaire dispnnible pour le carburant dans l' enceinte 40 est aussitôt occupé par une certaine quanti- té de carburant en provenance de la portion de conduit 32, véhiculée par ladite pointe de pression, et non pas par du carburant en provenance de l'élément de conduit 30. Cette synchronisation de phase entreles augmentations de volume de la chambre 40 et l'arrivée des pointes de pression fait disparattre ces dernières dans la chambre 40 e donc 1= propagatiai à cenLveall. Eîen entfiE;la longueur de la ports de conduit 32 est déterminée- en fonction de l'inertie du piston 41 et de la vitesse de propagation des ondes de pression. Bien entendu, le fonctionnement est exactement le même en ce qui concerne le conduit 23 où les ondes de pression qui se propagent dans les portions de conduit 38,37 et 36 sont arrêtées au niveau de l'enceinte à volume variable 60. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. EJie peut notamment s'appliquer à'autres types de pompes chaque fois qu'un phénomène d'onde de pression en retour est constaté dans les conduits. C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu Si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I CA T 10 N 1. Procédé pour absorber les pointes de pression se propageant dans les conduits de décharge et/ou d 'admission d'une pompe et créées auxmoments où la chambre de eZoulement de ladite pompe est mise en communication avec lesdits conduits, consistant à créer des variations du volume disponible pour le fluide en au moins un premier emplacement donné de l'un desdits conduits, caractérisé en ce qu'on commande lesdites variations à partir desdites pointes de pression elles mêmes, enregistrées en un second emplacement du conduit dans lequel elles se propagent, situé entre ledit premier emplacement et ladite chambre de refoulement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on transmet les commandes de variation du volume disponible précité dudit second emplacement audit premier emplacement par des moyens mécaniques. 3. Pompe du type comportant une chambre de refoulement à l'intérieure de laquelle un piston est susceptible de se déplacer longitudinalement et des conduits d'admission et/ou de décharge pour le fluide admis dans ladite chambre de refoulement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une enceinte à volume variable en communication avec au moins un desdits conduits précités en un emplacement donné de celui-ci et des moyens d'actionnement, adaptés pour commander les.variations de volume de ladite enceinte, dont au moins une partie sensible à des ondes ou pointes de pression communique avec ledit conduit en un autre emplacement de celui-ci situé entre ladite enceinte et ladite chambre de refoulement. 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite enceinte à volume variable est formée dans un élargissement du conduit concerné. 5. Pompe selon la. rewdica11m3 al4, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement précités comprennent un piston formant noyau plongeur monté coulissant dans une paroi de ladite enceinte et dont une portion variable plonge à l'intérieur de celle-ci; ledit piston étant normalement maintenu, par des moyens de rappel élastique, dans sa position maintenant ladite enceinte à son volume minimum. 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit piston formant noyau plongeur comporte en outre un prolongement formant tige d'attionnement, de section plus faible, coulissant dans une paroi de ladite enceinte et dont l'extrémité plonge dans ledit conduit à 11 autre emplacement précité. 7. Pompe selon l'une des revendications 5 ou 6, comportant au moins un raccord établissant la liaison entre un conduit d'admission ou de décharge et un orifice correspondant de ladite pompe, caractérisée en ce que ledit raccord comporte deux portions paral- lèles dudit conduit, l'une d'elles comportant ladite enceinte à volume variable et l'autre communiquant avec ledit orifice, et que ledit piston formant noyau plongeur est monté coulissant entre lesdites portions parallèles du conduit. 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits deux éléments parallèles dudit conduit sont connectés entre eux par une troisième portion de longueur prédéterminée, ayant par exemple une forme en trombone. 9. Pompe selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que ledit raccord renferme en outre un ressort de rappel taré, monté entre ledit piston formant noyau plongeur et une butée fixe réglable. 10.Pompe selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que ledit piston formant noyau plongeur comporte une portion conique prenant appui au repos sur un siège de forme complémentaire dudit raccord, pour limiter les fuites en l'absence de mouvement dudit piston.