Brevet FR2463272A1 — publié le 19810220

L'invention concerne une pompe à injection de car- burant pour moteurs à combustion interne avec un piston de réglage provoquant le décalage de l'instant d'injection, piston déplaçable, dans sa course positive, par une pression propor- tionnelle à la vitesse de rotation du moteur régnant dans sa chambre de travail, contre une force de rappel régnant dans sa chambre de course de retour, modifiable en dépendances de gran- deurs caractéristiques de marche du moteur. Dans une pompe à injection de carburant connue de ce genre, la force de retour en position est exercée par un ressort qui s'appuie sur un contreappui de position réglable qui peut être positionné en dépendance de grandeurs caractéris- tiques du moteur. Etant donné que la pression variable pour le réglage doit déplacer un piston de contre-appui avant qu'un réglage du point d'injection ait eu lieu par changement de la force du ressort, ce système est frappé d'une inertie de retar- dement considérable. Du point de vue de la régulation il s'agit là d!un engagement multiplicateur dans laquelle une grandeur de com- mandes à savoir la pression chargeant le contre-palier, modifie la seconde grandeur de commande, à savoir le ressort de rappel. L'influence de sens opposé des grandeurs de commande rend dif- ficile la maîtrise des grandeurs individuelles pour différents étatse avec tous les inconvénients qui en résultent pour l'adaptation aux conditions exigées par le fabricant du moteur. L'invention a pour objet une pompe d'injection de carburant caractérisée en ce que, comme force de rappel modi- fiable, on utilise un fluide de pression dont la pression est modifiable. Il en résulte l'avantage que la force d'interven- tion de régulation est obtenue par addition, et, de ce fait, est facile à maîtriser et à adapter. C'est ainsi que, en dépen- dance des grandeurs caractéristiques du moteur, notamment de la température, mais également de la charge ou de la pression de charge ou d'autres grandeurs, l'instant d'injection peut 9tre déplacé en avance ou en retard. Un autre avantage de l'invention réside en ce que, pour sa réalisation, il suffit simplement de monter certaines pièces de construction élémentaires sur une pompe d'injection de carburant de fabrication en série. Suivant les besoins, cette insertion d'éléments peut être constituée 2 2463272 plus ou moins importante. La description ci-après se rapporte à plusieurs exemples de réalisation de l'invention représentés de manière simplifiée dans les dessins annexés dans lesquels: - les figures 1, 2 et 3 représentent des exemples et un diagramme pour un réglage de retard dans le cas de basses vitesses de rotation du moteur. - les figures 4, 5, 6, 7 sont des représentations analogues pour le réglage d'avance du point d'injection. Dans le mécanisme à came d'une pompe d'injection de carburant 1, est déplacé, par l'intermédiaire d'une broche 2, un piston de réglage 3 destiné au réglage de l'instant de début d'injection. Le piston de réglage 3 peut 9tre déplacé, par un fluide de pression se trouvant dans une chambre de travail 4, contre l'action d'un ressort de rappel 5, de telle manière que, dans la mesure o le piston est déplacé en direc- tion du ressort, le moment d'injection est avancé par rapport au point mort haut du piston du moteur. La flèche indique en direction "plus" le réglage en avance, et en direction "moins" le réglage en retard. Une pompe de déplacement 6 aspire du carburant à partir d'un réservoir 7 et le transporte dans une chambre d'aspiration 8 de la pompe d'injection 1, à partir de laquelle, d'une manière non représentée, la pompe d'injection particu- lière est alimentée en carburant, et qui est reliée à la cham- bre de travail 4 par l'intermédiaire d'un perçage 9 prévu dans le piston de réglage 3. Ce perçage 9 présente un point d'étran- glement 10. Par l'intermédiaire d'une soupape de commande de pression 11, la pression de refoulement de la pompe à carburant 6, et ainsi la pression dans la chambre de pression 8, sont commandées en dépendance de la vitesse de rotation du moteur, cette pression croissant proportionnellement à la vitesse de rotation croissante du moteur. Cette pression, dépendante de la vitesse de rotation règne également dans la chambre de travail 4, de telle sôrte que lors d'une vitesse croissante,- et par conséquent d'une pression croissante, le piston de réglage du point d'injection est déplacé dans le sens de l'avance ("plus"). Dans la figure 2 est représenté un diagramme représentant en ordonnées la course s du piston de réglage en fonction du nombre de tours n du moteur représenté en abscisses. 3 2463272 La ligne I est la courbe caractéristique de réglage du point d'injection, pour laquelle la course et par conséquent le dépla- cement d'avance croissant linéairement avec le nombre de tours. Pour beaucoup de moteurs, il est désirable et m9me nécessaire, pour le démarrage et notamment pour obtenir une accélération rapide, de régler le moment de début d'injection avec moteur froid, ou sous certaines conditions de marche, sur "retard", au moins jusqu'à ce qu'un nombre de tours déterminé soit atteint, comme représenté par la courbe en tireté II dans le diagramme. Conformément à l'invention, l'intervention dans le réglage du moment d'injection, s'effectue par modification de la pression du carburant dans la chambre de rappel pour le ressort de rappel 5. Cette chambre 12 comporte une liaison 13 vers la chambre d'aspiration 8, cette jonction présentant un point d'étranglement 14. Dans le premier exemple de réalisation représenté dans la figure 1, cet étranglement, comme perçage 14, est prévu dans la paroi du piston de réglage d'injection 3, lequel, lors de sa course de déplacement, après avoir parcouru une course déterminée, sépare le perçage 14 de la jonction 13, et sépare ainsi la chambre de rappel en position 12 de la chambre d'aspiration 8. Dans la position représentée, qui correspond cependant à un régime de basse vitesse de rotation du moteur, le piston de réglage d'injection 3 est déplacé vers la droite par la pression développée dans la chambre de rappel en position 12, c'est-à-dire dans la direction de "retard" du point d'injection. Cela est rendu possible par le fait que, dans une conduite d'éva- cuation 15 de la chambre de rappel 12, est disposée une soupape de commande de pression 16 actionnée thermostatiquement. Tant que cette soupape est fermée, la pression qui règne dans la chambre d'aspiration 8 et dans la chambre de travail s'établit dans la chambre de rappel 12, de telle sorte que le piston de réglage d'injection 3 est déplacé vers la droite par la force du ressort 5 (dans la position de retard d'injection). Le thermostat 17 de la soupape de commande de pression 16 peut être échauffé, soit par une résistance électrique, soit directement par l'eau de refroidissement du moteur pour permettre un passage autour de la bille d'obturation de soupape 18. Suivant le degré d'ouverture de la soupape, du carburant peut alors s'écouler hors de la chambre de rappel en position, l'écoulement suivant de carburant hors de la chambre d'aspiration 8 étant déterminé par la section de passage du perçage d'étranglement 14. Indépendamment du fait que le chauf- fage électrique du thermostat 17 peut s'effectuer en dépendance de n'importe quelle grandeur caractéristique du moteur, on peut naturellement utiliser, au lieu d'une soupape à commande thermo- statique 16, une soupape commandée par n'importe quel autre moyen. Lorsque la soupape 16 est complètement ouverte, la chambre de rappel en position 12 est totalement déchargée de la pression et c'est simplement le ressort de rappel 21 qui agit en direction du retard du point d'injection. En vue d'obte- nir un effet de commande déterminé lorsque la soupape 16 n'est pas complètement ouverte, - par exemple un décalage de retard pour des vitesses de rotation plus élevées, et pour éviter en outre les pertes d'écoulement à travers l'étranglement 14 lors de vitesses de rotation élevées et de soupape 16 ouverte - celle-ci est séparée de la jonction 13 par déplacement du pis- ton de réglage 3, au-dessus du régime de marche à vide du moteur. A partir d'une pression suffisante dans la chambre de rappel 12, la soupape s'ouvre à la manière d'une soupape de limitation de pression. Dans le second exemple de réalisation représenté dans la figure 3, le piston de réglage d'injection 3 est repré- senté à plus grande échelle en vue de montrer plus clairement une commande d'écoulement de liquide commandée par lui. Fonda- mentalement, le fonctionnement dans cet exemple est identique de celui du premier exemple de réalisation. La seule différence, en complément de ce premier exemple, réside en ce que la jonction 13 est commandée par l'intermédiaire d'une gorge annulaire 19 prévue dans le piston de réglage d'injection 3. A partir de cette gorge 19, le perçage d'étranglement 14 dérive le courant vers la chambre de rappel 12. Après le parcours d'une portion de course déterminée, en direction de l'avance, c'est-à-dire vers la gauche, la gorge annulaire 19 se trouve séparée de la jonction 13, de sorte que l'écoulement de la chambre d'aspira- tion 8 vers la chambre de rappel 12 est interrompu. Directement après cette interruption, la gorge annulaire 19 commande un perçage de décharge de pression 20, qui décharge alors la cham- bre de rappel 12 à travers le perçage à étranglement 14. 2463272 A la différence avec le premier exemple de réali- sation, la chambre de rappel 12p dans cet exemple, est déchargée de la pression, a partir d'une vitesse de rotation déterminée du moteur, indépendamment de la position de connexion de la soupape de commande de pression 16., En série-avec le ressort de rappel 5, est monté ici un ressort plus mou 21, qui, au démarrage, a pour effet que le piston de réglage 3, après déconnexion de la soupape de commande de pression 16, revient rapidement dans une position d'avance d'injection., Lors du démarrage, le piston de réglage 3, qui se trouve dans une posi- tion de retard d'injection, se déplace donc, sous l'effet du ressort 21, dans la direction de l'avance, jusqu'à ce qu'il vienne buter contre la coupelle de ressort intermédiaire 22 du ressort de rappel 5. La suite du déroulement du début d'injec- tion correspond alors à nouveau à la courbe caractéristique I de la figure 2. La courbe caractéristique produite par le res- sort supplémentaire 21 est représentée par la courbe en tireté II dans la figure 2. La courbe caractéristique- III montre le déroule- ment du réglage de point d'injection avec la soupape 18 ouverte par le thermostat 17., Dans le troisième exemple de réalisation représenté dans la figure 4, le carburant s'écoule en permanence, à travers une conduite de jonction 13, de la chambre d'aspiration 8 dans la chambre de rappel en position 12. Dans cette conduite de jonction 13, est disposé un étranglement 23, de préférence réglable. En régime normal, par conséquent le moteur étant chaud et tournant à une vitesse supérieure à celle de démarrage, le carburant s'écoule hors de la chambre de rappel 12, à tra- vers une conduite de sortie 24 dans laquelle est disposée une soupape de maintien de pression 25., Cette soupape 25 produit dans la chambre de rappel 12 une pression qui agit sur le pis- ton 3 de telle manière qu'est produite une force soutenant celle du ressort 5., Cette force est superposée à la force de ressort 5 et reste constante, car s'il s'agit d'une pression constante et d'une connexion additive, sur tout le domaine de gamme de vitesses., Les forces qui agissent sur le piston 3 en direction de la force de ressort par la pression et l'élasticité de res- sort sont, dans le cas de vitesses moyennes et supérieures, plus faibles que les forces hydrauliques qui agissent sur le piston 3 dans la chambre de travail 4, de sorte qu'il peut en résulter un déplacement correspondant vers l'avance sur la vitesse. Conformément à ce troisième exemple de réalisation, la pression atteinte dans la chambre de rappel 12 peut 9tre diminuée par une seconde conduite d'écoulement 26 au moyen d'une soupape de commande de pression 27 montée dans cette con- duite. La soupape de commande de pression représentée dans cet exemple de la figure 4 fonctionne comme soupape thermostatique avec un élément en bimétal 28 qui peut 8tre échauffé au moyen d'une résistance chauffante 29 et qui est appuyé par un ressort sur un organe obturateur de soupape 31. A l'état froid de la résistance chauffante 29, le ressort 30 n'appuie pas sur l'élément de bi-métal, de telle sorte que le carburant s'écoule hors de la chambre de rappel 12 à travers la conduite de sortie 26, avant que la soupape de maintien de pression 25 s'ouvre. La pression dans la chambre de rappel 12 est par conséquent inférieure à celle régnant lors du régime normal du moteur, ce qui a pour effet un déplacement du piston de réglage en direc- tion de l'avance0 Au lieu d'une soupape à bi-métal 27, on peut utiliser une soupape actionnée par aimant, ou par dilatation, ou mécaniquement. Dans le diagramme représenté dans la figure 5, dont les coordonnées correspondent à celles du diagramme de la figure 2, la courbe I représente à nouveau la ligne caractéris- tique normale pour le réglage du point d'injection, à savoir avec un moteur chaud, sans influence d'une grandeur caractéris- tique quelconque du moteur, La courbe IV correspond à un réglage d'avance du point d'injection, avec le fonctionnement décrit de la soupape de commande de pression 27. Dans le quatrième exemple de réalisation représenté dans la figure 6, la soupape de commande de pression 27' est une soupape commandée par un élément en matière dilatable. En outre, la section de passage 32 de la conduite d'écoulement 26 est commandée par le piston de réglage d'injection 3. et elle est fermée à partir d'une vitesse de rotation déterminée du moteur, c'est-à-dire que, à partir de cette vitesse, le réglage vers l'avance du type représenté par la courbe IV en tireté de la figure 5 est supprimé. Une disposition en principe analogue avec super- position de forces de rappel est à la base du cinquième exemple représenté dans la figure 7. La soupape de commande de pression 27" est ici constituée par une soupape à tiroir, dont le coulis- seau 33 commande la conduite d'écoulement 26 par l'intermédiaire d'une gorge annulaire 34. Dès que le coulisseau 33 est déplacé, la conduite d'écoulement 26 est fermée. Ce coulissement est produit par un élément de commande, tel que par exemple un élément en matière dilatable 35, par l'intermédiaire du liquide sous pression qui est amené à partir de la chambre de travail 4 du piston de réglage d'injection 3, par une conduite sous pression 36, à une chambre 37 dans laquelle s'avance le coulis- seau 33 avec l'une de ses faces frontales. Sur le c8té opposé, éloigné de cette chambre 37, le coulisseau de commande 33 est chargé par un ressort 38. On obtient ainsi que, à la manière d'un montage de sécurité, à partir d'une vitesse de rotation déterminée, la conduite d'écoulement 26 est fermée, de sorte que la pression dans la chambre de rappel 12 croit et que, en conséquence, l'instant de début d'injection est réglé sur le retard. Si l'on désire éviter une mise hors service com- plète de l'écoulement, on peut prévoir, comme indiqué en tireté, une conduite de dérivation 39 de la conduite d'écoulement 26, qui est commandée pour tre ouverte par le coulisseau 33 et la gorge annulaire 34, un étranglement 40 étant prévu dans cette conduite de dérivation 39. On obtient ainsi que la pression dans la chambre de rappel 12 croit effectivement sous la pres- sion exercée par la conduite 36, mais reste inférieure à la pression qui serait produite par la soupape de maintien de pression 25. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Pompe à injection de carburant pour moteurs à combustion interne avec un piston de réglage provoquant le décalage de l'instant d'injection, piston déplaçable, dans sa course positive, par une pression proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur régnant dans sa chambre de travail, contre une force de rappel régnant dans sa chambre de course de retour, modifiable en dépendances de grandeurs caractéristiques de marche du moteur, pompe caractérisée en ce que, comme force de rappel, on utilise un liquide de pression, dont la pression est modifiée en fonction de ces caractéristiques. ) Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la force de rappel est créée en supplément par un ressort de rappel (5, 21). 3 ) Pompe suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que, pour réaliser le changement de pression dans la chambre de rappel (12), on y introduit un liquide de pression dont l'écoulement hors de la chambre est commandé. ) Pompe suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le liquide de pression est dirigé à travers un étran- glement (14, 23). ) Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que la pression maximale dans la chambre de rappel (12) est limitée au moyen d'une soupape de limitation de pression (16, 25). 6 ) Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que l'arrivée, et/ou la sortie d'écoulement (13, 20, 32) dans, ou hors de la chambre de rappel (12) sont commandées par le piston de réglage d'injection (3). 70) Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisée en ce que, dans la conduite d'écoule- ment de sortie (15, 26) est prévue une soupapedecommande de pression (16, 27) intervenant en dépendance de grandeurs caractéristiques du moteur. 8 ) Pompe suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la soupape de commande de pression (16, 27) fonctionne avec des moyens électriques (29). ) Pompe suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que la soupape (16, 27) fonctionne avec des moyens dépendant de la température, tels qu'un régulateur en 9 2463272 matière dilatable (17) ou un élément en bi-métal (28). ) Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9e caractérisée en ce que le liquide de pression dans la chambre de rappel (12) est prélevé à partir d'une source (8) qui alimente également la chambre de travail (4> du piston (3). ) Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à l0e caractérisée en ce que la conduite d'écoulement (26) de sortie de la chambre de rappel (12) est fermée à partir d'une vitesse de rotation déterminée du moteurs, par une soupape (27") agissant en dépendance de cette vitesse,