Brevet FR2457987A1 — publié le 19801226

L'invention concerne une pompe d'injection pour l'injection de combustible dans un cylindre d'un moteur à combustion interne. L'invention a particulièrement pour objet une pompe d'injection comprenant une chambre réceptrice de combustible délimitée dans un corps cylindrique, et variable en volume par le déplacement dans ce corps, d'un piston, suivant un mouvement alternatif de va-et-vient, entre une position de point mort haut et une position de point mort bas, cette chambre étant pourvue au moins d'un orifice d'arrivée d'un combustible, relié à une source de combustible de relativement faible pression et obturable lors du déplacement dudit piston à partir de sa position de point mort bas vers sa position de point mort haut, pour permettre le refoulement de combustible hors de ladite chambre vers un injecteur associé à un cylindre du moteur, et le piston comportant au moins une rampe hélicoIdale à sa périphérie, qui aboutit à une rainure axiale et une gorge circulaire reliée par ladite rainure axiale à l'intérieur de ladite chambre réceptrice. Les pompes d'inSection connues de cette structure ont pour inconvénient que la quantité de combustible injectée dans un cylindre, avant l'allumage, peut devenir relativement grande en cas d'un long délai d'allumage provoqué par l'air trop froid ou un combustible de mauvaise qualité. Quand l'allumage se produit enfin, une grande quantité de combustible s'enflamme, ce qui a pour conséquence une forte augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre de combustion provoquant des fortes contraintes dans les pièces constitutives du moteur, comme la chemise, dans les paliers de l'arbre, des problèmes d'étancheité, par exemple au niveau du joint de culasse, et du bruit. On sait qu'il est possible d'éliminer ces inconvénients en effectuant, avant l'injection principale, une préinjection. En allumant tout d'abord la faible quantité de combustible de préinjection on assure l'allumage du combustible d'injectio: principale qui se fait pratiquement sans délai d'allumage. Mais, la préinjection, telle qu'elle est effectuée jusqu'à présent, nécessite des moyens supplémentaires complexes et difficiles à mettre en oeuvre. L'invention a pour objectif de proposer une pompe d'injection qui permet de réaliser la préinjection grâce à une configuration appropriée, de la pompe d'injection du type décrit plus haut. Pour atteindre ce but, le piston de la pompe d'injection comprend un passage s'ouvrant à une extrémité dans ladite chambre réceptrice de combustible et susceptible de venir en communication, par son autre extrémité, avec au moins un canal débouchant dans l'espace intérieur du corps et provenant de ladite source de combustible, pour interrompre à un instant prédéterminé et pendant une durée prédéterminée le refoulement de combustible hors de ladite chambre vers l'injecteur au cours du déplacement du piston en direction de son point mort haut, la première phase de refoulement permettant une préinjection de combustible dans ledit cylindre et la deuxième phase de refoulement assurant une injection principale. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le piston comprend en dessous de ladite première gorge une deuxième gorge périphérique communiquant avec la première gorge, et le corps de la pompe d'injection comporte au moins un canal d'arrivée précité, situé en dessous des orifices d'arrivée et obturable parla surface périphérique du piston, le canal d'arrivée et ladite deuxième gorge étant disposés de façon que la gorge est susceptible de venir en regard dudit canal à un instant prédéterminé après l'obturation des orifices d'arrivée par ledit piston, pendant le déplacement de refoulement de celui-ci en direction de son point mort haut. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - les figures 1 à 4 sont des vues en coupe longitudinales d'un premier mode de réalisation d'une pompe d'injection selon l'invention et illustrent des étapes spécifiques du fonctionnement de la pompe - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 2 - la figure 6 illustre les phases de refoulement de combustible hors de la chambre de la pompe d'injection, en fonction de la position du piston du cylindre du moteur, exprimé en position angulaire de l'arbre manivelle;; - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'une pompe d'injection selon l'invention ; et - la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7, La pompe d'injection représentée sur les figures 1 à 5 comprend un corps cylindrique 1 et un piston 2 monté mobile dans ce corps 1 suivant un mouvement alternatif rectiligne de va-et-vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut, sous l'effet d'une came de commande (non représentée) solidaire d'un arbre md par le moteur. Dans le corps 1, au dessus du piston 2, est délimitée une chambre d'admission de combustible 3, dans laquelle débouchent des orifices d'arrivée de combustible 4. Ces orifices sont situés à un niveau tel qu'ils permettent le remplissage de la chambre 3 par le combustible, lorsque le piston 2 occupe sa positionde point mort bas. En haut de la chambre, non représenté, il faut imaginer un orifice de refoulement de combustible en direction de la flèche F1, vers un injecteur associé à un cylindre d'un moteur à combustion interne.Cet orifice de refoulement est obturable par un organe de décharge, de façon connue en soie Le piston 2 comporte une première gorge circulaire 5 délimitée à sa partie inférieure par une arête droite 6 et àaa partie supérieure par une arête hélicordale 7 formant une rampe hélicordale et aboutissant à une rainure 8 qui stétend parallèlement à l'axe du piston. Cette rainure établit une communication permanente entre la chambre d'admission 3 et la gorge 5 Jusqu'ici la structure du pistor et du corps est connue, Selon l'invention, le piston 2 est pourvu d'une deuxième gorge circulaire 9, limitée, dans l'exemple représenté, en haut par une arête droite 10 et en bas par une arête droite 11.Cette deuxième gorge 9 communique avec la première gorge 5 à travers des passages axiaux, formés dans l'exemple réprésenté par deux méplats 12 pratiqués sur la collerette 13 qui est délimitée entre les deux gorges 5 et 9. Il est à noter que les arêtes 6, 7, 10 et 11 présentent chacune un angle vif de 900. Comme il ressort des figures, des trous d'arrivée 14 du combustible sont pratiqués dans la paroi du corps 1 de la pompe, à une distance prédéterminée en dessous des orifices d'arrivée 4. Les trous 14 et les orifices 4 sont reliés à une source de combustible de relativement faible pression. La distance, dans le sens axial du piston, entre les orifices d'arrivée 4 et les trous d'arrivée 14, la distance entre la surface supérieure- 15 du piston 2, d'une part, et des arêtes des deux gorges 5 et 9, d'autre part, ainsi que la hauteur axiale de la collerette 13 et la largeur de la deuxième gorge 9 sont choisies pour assurer les étapes de fonctionnement spécifiques de la pompe, représentées sur les figures 1 à 4. Dans la position du piston, représentée sur la figure 1, la chambre d'admission 3 communique avec les orifices d'arrivée 4, ce qui permet le remplissage en combustible de la chambre 3o En se déplaçant vers le haut, c'est-à-dire vers sa position de point mort haut, le piston 2 atteint la position illustrée sur la figure 2, dans laquelle il commence à obturer les orifices d'arrivée 40 Etant donné que la collerette 13 se trouve en face des trous d'arrivée 14 et obture ceux-ci, plus aucune communication n'existe entre la chambre 3 et un conduit d'arrivée de combustible de faible pression0 C'est le début de refoulement de combustible vers l'injecteur dans la direction de la flèche FI. Ce début de refoulement est désigné sur la figure 6 par la lettre A. En continuant sa course de montée, le piston 2 arrive à la position montrée sur la figure 3, dans laquelle l'arrête supérieure 10 de la deuxième gorge 9 circulaire vient au niveau du bord inférieur des trous d'arrivée 14, ce qui constitue le début de la mise en communication de ces trous 14 et de la gorge 9, et, à travers les méplats 12, de la gorge 5 et de la rainure 8, avec la chambre 3. il en résulte une brusque chute de pression à l'intérieur de la chambre 3. Le refoulement de combustible s'arrête, bien que le piston continue sa course de montée0 Cet état est indiqué sur la figure 6 par la lettre B. Cette communication et en raison d'elle la faible pression à l'intérieur de la chambre 3 persistent jusqu'à ce que le piston atteigne la position représentée sur la figure 4, dans laquelle l'arrête inférieure Il de la gorge 9 vient au niveau du bord supérieur des trous d'arrivée 14. Ceux-ci se trouvent obturés par la surface cylindrique 16 du piston, qui fait suite à la gorge 9. Dans cette position les orifices d'arrivée 4 sont encore fermés. La chambre 3 ainsi coupée des conduits de faible pression 4, 14, la pression du combustible à l'intérieur de la chambre augmente et le refoulement de combustible vers l'injecteur reprend, comme ceci est indiqué par la lettre C sur la figure 6. Le refoulement prend finen D, lorsque la rampe hélicoidale 7 vient en regard d'un orifice d'arrivée 4. L'injection est plus rapide entre C et D qu'entre A et B, car la vitesse de la came de commande du piston est encore faible entre A et B, étant donné qu'elle se situe relativement au début de la montée du piston. La position du point mort bas du piston 2 par rapport au mouvement du piston du cylindre du moteur est choisie telle que le début A de la première phase d'injection dans le cylindre du moteur est suffisamment avancé par rapport au point mort haut du piston dudit cylindre du moteur pour que cette première injection puisse constituer une préinjection assurant l'allumage, dans la chambre de combustion d'un cylindre du moteur, de la quantité de combustible d'injection principale, pratiquement sans délai d'allumage.Par exemple le début de la préinjection pourrait avoir lieu à un instant correspondant à un angle de rotation d'environ -300 de l'arbre manivelle, avant le point mort haut du piston moteur et l'injection principale pourrait être déclenchée à un angle d'environ -15 . Bien entendu, ces valeurs sont données uniquement à titre d'exemple. il s'est avéré que l'effet de la préinjection varie en fonction de la vitesse de rotation du moteur. A des vitesses relativement basses, l'illustration de la première phase de refoulement, c'est-à-dire du refoulement du préin jection, sous forme d'un rectangle suivant la figure 6, correspond aux phénomènes qui se produisent réellement. Mais, à des vitesses plus élevées, le refoulement et la préinjection, en fonction du temps, prennent plutôt l'allure d'une cloche, du fait que l'établissement de la pression relativement élevée à l'intérieur de la chambre 3 pendant le refoulement de combustible hors de la chambre et la chute de la pression dans la chambre en raison de la mise en communication de celle-ci avec les trous d'arrivée 14 nécessitent un certain délai de temps, puisque les orifices d'arrivée 4 et les trous d'arrivée 14 présentent des sections transversales de valeur limitée. Ainsi, à des vitesses de rotation élevées, la pression augmentera dans la chambre avant l'obturation des orifices d'arrivée 4 et le découvrement des trous d'arrivée 14 par la collerette 13 n'entrafnera pas tout de suite la chute de la pression dans la chambre. Par conséquent, un refoulement de combustible et un effet d'injection se produiront même à vitesse élevée du moteur, lorsque l'ouverture des trous 14 intervient avant l'obturation des orifices. Ce refoulement de combustible hors de la chambre par effet de "laminage" peut se produire par exemple pour un piston pourvu d'un cran dans sa surface supérieure 14 et fonctionnant à une position angulaire dans laquelle le cran vient en regard des orifices d'arrivée 4, ce qui retarde la fermeture de ces orifices.Si le cran est suffisamment profond, la gorge 9 peut venir en face des trous 14 avant l'obturation des orifices d'arrivée 4. A faible vitesse, la phase de refoulement A-E (figure 6) ne se produirait pas. Mais, à pleine vitesse, grâce à l'effet de laminage, il y aura quand même un refoulement et une préinjection. Dans l'exemple décrit et représenté, les arêtes supérieure et inférieure 10, 11 de la deuxième gorge 9 sont droites et circulaires. Mais, il est-possible de configurer au moins une arête, par exemple l'arête supérieure, au moins partiellement en rampe hélicordale. Ceci permettrait de varier l'instant de la fin du refoulement de préinjection (B sur la figure 6), par rotation du piston 2 autour de son axe longitudinal. Une configuration appropriée de l'arête inférieure de la gorge 9 permettrait de modifier le début du refoulement d'injection principale (C). Le mode de réalisation représenté par les figures 1 à 5 comprend une gorge 9 circulaire et deux fois deux trous d'arrivée 14, et ceci dans le but de réduire la hauteur de la gorge 9 et les diamètres desdits trous 14, car ces deux dimensions décident de la distance entre B et C sur la figure 6, c'est-à-dire le moment de la préinjection par rapport à l'injection principale, d'une part, et la levée de la came correspondant à cette période, d'autre part. Les figures 7 et 8 montrent un autre mode de réalisation de la pompe d'injection selon l'invention, dans lequel les trous d'arrivée 14' -au nombre de deux dans l'exemple représenté- sont situés approximativement au même niveau que les orifices d'arrivée 4. Deux gorges 9' dont la fonction correspond à celle de la gorge circulaire 9 du premier mode de réalisation sont pratiquées dans la surface périphérique du piston, à une distance prédéterminée de la surface supérieure 15 du piston, sensiblement parallèlement à celle-ci. Comme il ressort clairement des figures 7 et 8, chaque gorge 9' débouche à une extrémité dans une rainure verticale 8 et communique ainsi, de façon permanente, avec l'intérieur de la chambre d'admission 3. Selon une variante de réalisation, chaque rainure pourrait être en communication avec cette chambre par ses deux extrémités. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est le même, au niveau du principe, que celui illustré par les figures 1 à 4. Le refoulement de préinjection débute lorsque les orifices 4 sont obturés par le piston. Les trous d'arrivée 14' sont fermés par la partie de la surface périphérique 13' du piston qui se trouve au-dessus des gorges 9'. Ce refoulement est terminé à l'instant où les gorges 9' viennent en regard des trous 14'. Le refoulement d'injection principal commence après l'obturation des trous 14' par la surface périphérique du piston situé en dessous des gorges 9' et prend fin lorsque la rampe 7 découvre les orifices 4. L'instant de la fin du refoulement de préinjection et le début du refoulement principal peuvent être modifiés en donnant aux arêtes des gorges 9' une forme inclinée, comme cela a âé démontré pour le premier mode de réalisation0 il est évident que le phénomène de laminage, énoncé plus haut, se produit également pour ce mode de réalisation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Pompe d'injection pour l'injection de combustible dans cun cylindre d'un moteur à combustion interne, du type comprenant une chambre réceptrice de combustible, délimitée dans un corps cylindrique et variable én volume par le déplacement dans ce corps d'un piston, suivant un mouvement alternatif de va et vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut, cette chambre étant pourvue d'orifices d'arrivée de combustible, reliés à une source de combustible de relativement faible pression et obturable par ledit piston, au cours de son déplacement en direction de sont point mort haut, pour permettre le refoulement de combustible hors de ladite chambre vers l'injecteur associé audit cylindre du moteur, ledit piston étant du type comportant une tête pourvue d'au moins une rampe hélicoidale à sa périphérie, caractérisée en ce que le piston comprend un passage s'ouvrant à une extrémité dans ladite chambre et susceptible de venir en communication, par son autre extrémité, avec au moins un canal relié à ladite source et débouchant dans l'espace interne dudit corps, dans lequel se déplace ledit piston, pour interrompre, à un instant prédéterminé et pendant une durée de temps prédéterminé, le refoulement de combustible hors de ladite chambre vers l'injecteur, au cours du déplacement du piston en direction dans son point mort haut, la première phase de refoulement permettant une préinjection de combustible dans ledit cylindre du moteur et la deuxième phase assurant une injection principale. 2. - Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston comprend, à une distance axiale prédéterminée en dessous de ladite tête à rampe hélicoTdale, une gorge périphérique circulaire communiquant avec le passage pré- cité, et que le corps précité comporte au moins un canal d'arrivé situé à une distance axiale prédéterminée en dessous des orifices d'arrivée précités et obturable par la surface périphérique du piston, le canal d'arrivée de combustible et ladite gorge étant disposée de telle façon que la gorge est susceptible de venir en regard du canal d'arrivée du combustible à un instant prédé terminé après l'obturation desdits orifices d'arrivée par le piston, pendant son déplacement de refoulement en direction de son point mort haut. 3. - Pompe d'injection selon la revendication 2, et comprenant un piston pourvu d'au moins une rampe hélicoldale aboutissant à une extrémité dans une rainure axiale et à son autre extrémité à une gorge circulaire reliée par ladite rainure axiale à l'espace au dessus dudit piston, formant ladite chambre, et caractérisée en ce que la gorge permettant l'interruption du refoulement du combustible vers l'injecteur est séparée de ladite gorge pratiquée dans la tête du piston par une collerette pourvue de méplats formant des passages entre lesdites gorges. 4. - Pompe d'injection selon la revendication 2 ou 3, comprenant deux rampes hélicordales aboutissant chacune à une extrémité dans une rainure axiale s'ouvrant dans la chambre d'admission, caractérisée en ce qu'elle est pourvue de deux paires de deux canaux précités. 5. - Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un canal relié à la source de combustible de relativement faible pression est située au moins approximativement au même niveau que les orifices d'arrivée précités et qu'une gorge pratiquée dans la surface périphérique du piston, à une distance prédéterminée de la surface supérieure de refoulement du piston est associée à chaque canal, cette gorge formant partie du passage précité et étant en communication permanente avec l'intérieur de la chambre d'admission et disposée de façon à pouvoir passer devant ledit canal lors du déplacement du piston. 6. - Pompe d'injection selon la revendication 5, comprenant un piston pourvu de deux rampes hélicoldales aboutissant chacune à une extrémité dans une rainure axiale s'ouvrant dans la chambre d'admission de combustible, caractérisée en ce que deux canaux précités sont prévus et que la gorge précitée associée à chaque canal s'étend parallèlement à l'arête de la surface supérieure dupistonet débouche dans une desdites rainures verticales. 7. - Pompe d'injection selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'arête supérieure de la gorge d'interruption du refoulement précitée est configurée au moins partiellement, en rampe hélicoidale pour permettre la variation de l'instant d'interruption dudit refoulement. 8. - Pompe selon ltune des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que l'arête inférieure de la gorge d'interruption de refoulement précitée est configurée, au moins partiellement en rampe hélicoïdale, pour permettre la variation du début du refoulement d'injection principale.