Brevet FR2466629A1 — publié le 19810410

i La présente invention se rapporte aux dispositifs d'a- limentation en combustible pour moteurs à allumage par com- pression, en particulier ceux du type dit à injection directe, ce dispositif comprenant des pompes à combustible à commande électromagnétique. Lorsque du combustible est injecté directement dans une chambre de combustion formée par le cylindre d'un moteur a allumage par compression, il est nécessaire de fournir le combustible à une pression plus élevée que dans le cas d'un moteur du type à injection indirecte dans lequel le combusti- ble est distribué à une chambre de combustion qui est reliée au cylindre du moteur par un passage. En outre, avec le type de moteur à injection directe, il est nécessaire d'utiliser un injecteur du type s'ouvrant vers l'intérieur au lieu d'un injecteur du type s'ouvrant vers l'extérieur qu'il est possi- ble d'utiliser sur les moteurs à injection indirecte. Une pompe actionnée par un dispositif électromagnéti- que est décrite dans la demande de brevet britannique no 7 912 311 et cette pompe comprend un injecteur du type s'ou- vrant vers l'extérieur qui est incorporé dans le corps de la pompe. Si l'on exige une pression plus énlevée, il est évi- demment nécessaire d'augmenter la dimension du dispositif électromagnétique de manière à pouvoir développer une plus forte pression de combustible pour un volume donné de combus- tible débité. De ce fait, la dimension et le poids de la pom- pe sont augmentés ce qui augmente les difficultés que l'on rencontre pour monter plusieurs pompes de ce type sur un mo- teur et augmente également notablement le co t du dispositif d'alimentation en combustible. Toutefois, si l'on réduit la course de la pompe, on peut réduire l'entrefer ou les entrefers du circuit magnéti- que du dispositif et, par conséquent, avec la même dimension de piston et de dispositif et à peu près la même intensité de courant d'actionnement fournie au dispositif, la pompe peut développer une plus grande pression. L'accroissement de pression qui peut être obtenu est suffisant pour permettre d'utiliser la pompe pour distribuer du combustible à travers un injecteur du type s'ouvrant vers l'intérieur et, par con- séquent, dans un moteur à injection directe. La quantité de combustible qui peut être distribuée est naturellement ré- duite et, pour distribuer une quantité de combustible supé- rieure à celle qui peut être fournie par une seule pompe, il est nécessaire de prévoir une autre pompe. En variante, on peut réduire la dimension du plongeur, ce qui a pour effet d'augmenter la pression mais, ici également de réduire le vo- lume de combustible distribué. Toutefois, deux injecteurs peuvent encore être alimentés par deux pompes puisque, dans un moteur à quatre temps, chaque injecteur ne débite du com- bustible qu'une seule fois pour deux tours du moteur. Il est donc possible d'utiliser deux pompes pour fournir le combus- tible à deux injecteurs, les deux pompes étant utilisées si- multanément lorsque la quantité de combustible à fournir à -chaque injecteur est supérieure à la quantité de combustible qui peut être refoulée par une seule pompe. Le dispositif d'alimentation en combustible, suivant l'invention, est destiné à alimenter en combustible un moteur à allumage par compression et comprend des injecteurs qui sont montés sur le moteur associé pour envoyer le combustible dans les diverses chambres de combustion du moteur respecti- vement, des pompes à actionnement électromagnétique pour dis- tribuer du combustible sous pression aux divers injecteurs respectivement et des distributeurs associés aux diverses pompes, ces distributeurs pouvant être actionnés de manière que lorsque du combustible est fourni à un injecteur particu- lier, le combustible qui est fourni à cet injecteur soit four- ni par la pompe associée à cet injecteur et puisse être com- plété par du combustible fourni par une pompe associée à un autre des injecteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaXtront au cours de la description qui va suivre. Aux 3 - dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, _ la Fig. 1 est une vue latérale en élévation et en coupe verticale d'une pompe; - - la Fig. 2 est une vue schématique montrant un dispo- sitif d'alimentation en combustible pour un moteur à quatre cylindres. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 1, le dispositif comporte une pompe 9 à commande électro- magnétique qui comprend un corps 10 a#ant dans son ensemble une forme cylindrique. Ce corps 10 comporte un premier bossage Il qui fait saillie axialement sur ce corps et un deuxième bossage 12 qui fait saillie latéralement sur le corps. Les deux bossages présentent des filetages périphériques. Le premier bossage est de forme creuse et présente un épaulement intérieur 13 contre lequel prend appui la col- lerette d'un barillet de pompe 14. Ce barillet s'étend avec jeu dans une chambre cylindrique 15 formée à l'intérieur du corps et la collerette du barillet est maintenue en appui sur l'épaulement 13 au moyen d'un élément 16 en forme de godet qui délimite une sortie 17. Cet élément 16 est maintenu en appui sur la collerette du barillet au moyen d'un écrou de retenue 18 qui est vissé sur le bossage 11. Dans l'alésage formé dans le barillet de la pompe est logé un plongeur de pompage 23 et ce plongeur s'étend au delà de l'extrémité du barillet et comporte une collerette entre laquelle et l'extrémité du barillet est interposé un ressort hélicoïdal de compression 24. L'extrémité à collerette du plongeur présente des rainures radiales et le mouvement du plongeur sous l'action du ressort 24 est limité par le contact entre le plongeur et une bague de butée 25 qui est en appui contre un épaulement formé dans le corps.-Par ailleurs, le plongeur présente une cavité qui reçoit l'extrémité d'une ti- ge poussoir 26. Le combustible est distribué à l'espace délimité dans le corps d'une façon qui sera expliquée plus loin. Ce combus- tible est sous une faible pression et, pendant le mouvement du plongeur vers l'extérieur sous l'action du ressort 24, le combustible est aspiré dans la chambre délimitée par le ba- rillet de la pompe et s'écoule à travers un clapet anti-re- tour tandis que, lorsque le plongeur se déplace vers l'inté- rieur, le clapet anti-retour reste fermé et le fluide est a- lors refoulé à travers la sortie 17. Le clapet anti-retour comprend un obturateur mobile 27 comportant une queue 28 qui est montée coulissante dans l'a- lésage du barillet de la pompe. Cet obturateur mobile comprend également une tête 29 qui a un diamètre plus grand que la queue et, dans la position de fermeture de l'obturateur mo- bile, cette tète est en appui sur un bord annulaire 30 formé à l'extrémité d'une partie agrandie de l'alésage du barillet. L'obturateur mobile est repoussé vers la position de fermeture par un ressort de compression 31 et il est traversé par un perçage 32. En outre, le barillet 14 comporte dans la région adjacente à sa collerette deux orifices radiaux 33 qui communiquent à leur extrémité extérieure avec l'espace déli- mité entre la périphérie extérieure du barillet et la paroi de la chambre formée dans le corpsî, A leur extrémité inté- rieure les orifices communiquent avec une gorge circonfèren- tielle 34 formée dans la périphérie de la queue 28 de l'obtu- rateur mobile. La queue 28 a une longueur telle que, vers la fin de la course du plongeur, celui-ci rencontre la queue et soulève l'obturateur mobile en surmontant l'action du ressort 31. Lorsque ceci se produit, la distribution du combustible par la sortie 17 cesse et le volume restant du combustible refoulé par le plongeur s'écoule par les orifices 33. Lorsque le plongeur est ramené en arrière sous l'ac- tion du ressort 24, l'obturateur mobile 27 du clapet anti-re- tour reste dans une position dans laquelle les orifices 33 sont en communication avec l'alésage du barillet et o la tê- te 29 est soulevée du bord 30. La raison en est que le combus- tible sous pression éjecté de la chambre précitée agit sur la tête de l'obturateur mobile et que le combustible pénètre dans l'alésage occupé par le plongeur. Cet écoulement de combustible se poursuit, -soit jusqu'à ce que le mouvement du plongeur soit interrompu par la bague d'arrêt, soit plus t8t -5 ainsi qu'on l'expliquera plus loini Dès que le mouvement du plongeur est interrompu, le combustible ne peut plus pénétrer dans l'alésage et les pressions hydrauliques agissant sur l'obturateur mobile sont équilibrées. Par suite, l'obturateur mobile se déplace sous l'action du ressort 31 jusqu'à ce que la tête rencontre le bord précité et que la communication entre les orifices et l'alésage soit interrompue. Pour assurer le mouvement du plongeur de la pompe qui se produit en surmontant ltaction du ressort 24 et dans le sens tendant à refouler le combustible à travers la sortie 17, il est prévu un dispositif électromagnétique qui imprime son mouvement au plongeur par l'intermédiaire d'une tige pous- soir 26 qui s'étend à travers un perçage 34a ménagé dans un noyau 35. Ce noyau est formé d'une matière magnétisable et il est avantageusement venu de matière avec le corps de la pom- pe. Toutefois, il peut également être réalisé sous la forme d'une pièce distincte, auquel cas il n'est pas nécessaire que le corps soit fait d'une matière magnétisable. Ce noyau a dans son ensemble une forme tronconique et il comporte une série de gorges circonférentielles 36. Ces gorges délimitent entre elles des nervures circonférentielles 37 et plus les nervures sont éloignées du corps 10, plus leur diamètre est petit. En outre, la largeur des gorges 36 augmente avec la distance qui les sépare du corps 10. La surface externe des nervures est inclinée sur l'axe du noyau et chaque gorge con- tient un enroulement 38. Les enroulements, qui sont des enrou- lements à spires multiples, sont avantageusement connectés en série de manière que, lorsque le courant électrique parcourt ces enroulements, le sens de passage du courant dans un en- roulement soit l'inverse du sens de passage du courant dans les enroulements adjacents. De cette façon, lorsque le courant électrique parcourt les enroulements, les nervures adjacentes sont aimantées avec des polarités magnétiques opposées. D'une façon avantageuse, une extrémité des enroulements connectés en série est connectée au noyau tandis que l'autre extrémité est connectée à une borne 39 qui est portée par un bloc 40 en matière isolante de l'électricité, qui est fixé au corps. Le noyau est entouré d'une armature 41 qui est égale- ment faite d'une matière magnétisable mais qui a une section mince. L'armature 41 peut être considérée comme composée de plusieurs cercles ou colliers de diamètres décroissants qui sont reliés entre eux par des parties inclinées telles que celle représentée en 42. Les faces internes des parties incli- nées sont à peu près parallèles aux faces précitées des ner- vures 37. L'armature présente la forme d'un godet et son fond est percé de deux trous 43 et d'un trou central qui reçoit un bouchon 44 dans lequel est logée l'extrémité de la tige pous- soir 27 qui est opposée au barLlet de la pompe. Lorsque les enroulements sont excités, l'armature descend pour réduire la réluctance des entrefers existant entre les nervures et les parties inclinées 42 de l'armature, et imprime ainsi un mouve- ment du plongeur de pompage 23. L'armature est entourée d'un capot creux 45 qui est formé d'une matière non magnétique et est avantageusement constitué par une pièce de fonderie en alliage à base de zinc. Pour la commodité, la surface périphérique externe du capot présente un épaulement 46 et les surfaces latérales de ce ca- pot présentent une dépouille de manière à permettre dtextrai- re la pièce de l'empreinte du moule. La surface interne pré- sente également une forme étagée et elle est conformée pour guider l'armature dans son mouvement axial. La partie termi- nale du capot, c'est-à-dire la partie qui s'étend entre l'é- paulement externe et le corps 10, présente quatre nervures intérieures 47 et, entre ces nervures, sont formés des cavi- tés. Ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, pour permettre d'ex- traire la pièce de fonderie de son moule, les surfaces inter- nes présentent une dépouille et, après le démoulage, on usine les nervures 47 de manière à délimiter des surfaces cylindri- ques qui s'étendent parallèlement à l'axe du noyau. De cette façon, on forme quatre surfaces de portée 48 sur lesquelles l'armature porte à son extrémité la plus large. Le capot est pourvu de quatre autres nervures 49 qui présente également une forme convergente prévue lors de sa fabrication. Les surfaces internes des nervures sont usinées de manière à former des surfaces de portée cylindriques qui sont en contact avec des surfaces complémentaires de l'arma- ture qui sont plus proches de l'extrémité étroite de cette armature. L'extrémité ouverte du capot est fermée par un élé- ment de fermeture 51 non métallique qui présente dans son en- semble la forme d'une cuvette. La paroi de cet élément de fermeture s'étend dans le capot et sa partie d'extrémité est en contact avec une bague d'étanchéité disposée contre un è_ paulement adjacent aux nervures 49. L'élément de fermeture 51 est retenu par une déformation appropriée de la partie d'ex- trémité du capot et le volume délimité à l'intérieur du capot est relié à une entrée 52 de combustible formée dans le bos- sage 12. En service, le fluide peut s'écouler de bas en haut sur la surface interne ou sur la surface externe de l'arma- ture, à travers les trous 43 s'il s'est écoulé de bas en haut sur la surface externe de l'armature, et descendre ensuite dans le perçage 34a pour atteindre l'alésage 50 du corps. De cette façon, le refroidissement des enroulements est assuré par le combustible. La jupe de l'élément 51 de fermeture d'extrémité pré- sente dans sa surface périphérique externe une gorge circon- férentielle 550 Dans la gorge est logé un enroulement élec- trique 56 à une seule couche dont les extrémités sont connec- tées à des bornes 57 portées par l'élément de fermeture d'ex- trémité. L'armature 41 porte une bague 58 faite d'une matière conductrice de l'électricité, et, lorsqu'on fournit un cou- rant alternatif à l'enroulement 56, des courants de Foucault circulent dans la bague 58, en provoquant une modification de l'inductance de l'enroulement 56. L'amplitude de la varia- tion de l'inductance dépend-dela longueur de la partie de la bague 58 qui est située dans les limites de l'enroulement et, étant donné que la bague est montée sur l'armature, la valeur de l'inductance donne une indication de la position axiale de l'armature. En fonctionnement, s'il est nécessaire de débiter le volume maximum de combustible, on laisse alors le plongeur 23 décrire sa course maximum sous l'action du ressort 24.Les enroulements peuvent être désexcités aussit8t après que l'é- jection du combustible s'est produite ou encore ils peuvent être désexcités un certain temps avant l'instant ou l'éjec- tion suivante de combustible est nécessaire, pourvu que le combustible dispose de suffisamment de temps pour pénétrer dans l'alésage du barillet de la pompe. S'il est nécessaire que la pompe débite moins que son volume maximum de combus- tible, le mouvement de retour de l'armature effectué sous 1' action du ressort 24 doit alors être arrêté dans une position quelconque intermédiaire. Le transducteur formé de l'enroule- ment 56 et de la bague 58 donne une indication de la position du plongeur et, en utilisant le signal fourni par le trans- ducteur, il est possible d'exciter partiellement les enroule- ments lorsque le plongeur a décrit la course voulue. Cette excitation partielle des enroulements crée une force suffi- sante pour retenir l'armature en surmontant l'action du res- sort 24 mais elle ne soumet pas le combustible contenu dans la sortie 17 à une pression notable. Lorsque la distribution du combustible est nécessaire, les enroulements sont complé- tement excités et le combustible s'écoule par la sortie jus- qu'â ce que la tête 29 de l'obturateur mobile soit soulevée de son siège. Le remplissage de l'alésage peut se produire à n'importe quel instant après la fin de la distribution de combustible et avant que la distribution suivante ne soit nécessaire. Toutefois, il convient de tenir compte du fait que le remplissage de l'alésage par le combustible exige un temps fini et que, par conséquent, si l'on décide de remplir cet alésage immédiatement avant que la distribution de com- bustible ne soit nécessaire, on doit laisser un temps suffi- sant pour que le remplissage puisse se produire. Sur la Fig. 2, on a représenté deux injecteurs 19, 20 qui sont deux des injecteurs de combustible d'un moteur à al- lumage par compression, à injection directe et à quatre cy- lindres. Les injecteurs sont montés sur le moteur de manière à envoyer le combustible dans des chambres de combustion for- mées par les cylindres des moteurs. Chaque injecteur est du type qui s'ouvre vers l'intérieur et comprend un obturateur mobile 21 qui est sollicité en contact avec un siège par un ressort 22, A chaque injecteur est associée une pompe 9 du type décrit en référence à la Fig. 1 et à chacune de ces pompes 9 est associé un distributeur inverseur 60. Chaque distributeur comprend un tiroir 61 qui comporte deux portées 62, 63. Les tiroirs 61 sont sollicités par des ressorts de compression 64 et peuvent être déplacés dans le sens opposé, à l'encontre de l'action des ressorts, par des dispositifs d'actionnement à électro-aimant. Dans l'état désexcité du dispositif 65, la position du tiroir est telle que la sortie 17 de la pompe est reliée à un orifice 66 qui est directement relié à l'injecteur 19 ou associé. De cette façon, lorsque la pompe supérieure 9 est actionnée, du combustible est envoyé à l'injecteur 19 et, lorsque la pompe inférieure 9 est actionnée, du combustible est envoyé à l'injecteur 20. Ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, pour distribuer du combustible à une pression suffisam- ment élevée, la sortie de combustible des pompes 9 doit être réduite et, par conséquent, dans le dispositif décrit jusqu'à présent, les pompes ne seraient pas capables de fournir une quantité de combustible suffisante pour toute la plage des charges du moteur. Pour surmonter cette difficulté, chaque distributeur est relié à l'autre injecteur de la paire et, par exemple, le distributeur supérieur 60 comporte un orifice 67 qui est relié à un point situé entre l'orifice 66 de l'au- tre distributeur et l'injecteur 20 associé à cet autre distri- buteur. De même, le distributeur inférieur présente un orifi- ce 67 qui est relié à un point situé entre l'orifice 66 et l'injecteur 19. En fonctionnement, lorsqu'il est nécessaire de fournir à l'injecteur 19 en une quantité de combustible supérieure a celle qui peut être fournie par la pompe 9 supérieure, le dis- positif d'actionnement 65 du distributeur inférieur est exci- té et ceci a pour effet d'interrompre la communication entre l'orifice 66 de ce distributeur et la pompe inférieure et d'é- tablir la communication entre l'orifice 67 et la pompe supé- rieure. Les deux pompes sont alors actionnées et la pompe 9 supérieure fournit directement du combustible à l'injecteur 19 de même que la pompe 9 inférieure. Lorsque du combustible doit être fourni à l'injecteur 20, en partant de l'état qui vient d'être décrit, le dispositif d'actionnement 65 du dis- tributeur inférieur est alors désexcité et celui du distribu- teur supérieur est excité et du combustible est alors envoyé directement à l'injecteur 30 par la pompe 9 inférieure en mê- me temps qu'il est fourni à cet injecteur par la pompe 9 su- périeure par l'intermédiaire de l'orifice 67 du distributeur associé. Ainsi lorsque la quantité de combustible qui doit être fournie aux injecteurs est inférieure ou juste égale à celle qui peut 4tre débitée par les pompes, chaque pompe tra- vaille une fois tous les deux tours du moteur mais, lorsque la quantité de combustible est supérieure à celle qui peut être fournie par une seule pompe, chacune des pompes est ac- tionnée une fois par tour de son moteur. L'alimentation des dispositifsdtactionnement électro- magnétiques 65 en énergie électrique est commandée par un dis- positif logique qui fait partie du dispositif de commande d'alimentation en combustible correspondant et qui n'est mis 1l en action que lorsque la quantité de combustible qui doit être fournie aux injecteurs est plus grande que celle qui peut être fournie par une seule pompe. Il est souhaitable que les pompes soient montées aussi près que possible des distributeurs correspondants. Elles peu- vent être fixées directement aux corps des distributeurs ou leur être reliées par de petites longueurs de tubes à haute pression. 2466629. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif d'alimentation en combustible pour moteur à allumage par compression, ce dispositif étant carac- térisé en ce qu'il comprend des injecteurs (19) qui sont montés sur le moteur auquel le dispositif est associé pour envoyer du combustible dans les diverses chambres de combus- tion du moteur, des pompes (9) à actionnement électromagné- tique pour distribuer du combustible sous pression aux divers injecteurs (19) et des distributeurs (60) associés aux diver- ses pompes (9) respectivement, ces distributeurs pouvant être actionnés de telle manière que, lorsque du combustible est fourni à un injecteur particulier, le combustible qui est fourni à cet injecteur provienne de la pompe associée à cet injecteur et puisse être complété par du combustible fourni par une pompe associée à l'autre des injecteurs. 2 - Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque distributeur est un distribu- teur inverseur ayant une coninexion avec la pompe qui lui est associée et deux sorties dont la première est reliée à l'in- jecteur correspondant tandis que la deuxième est reliée à un point situé entre la première sortie d'un autre distributeur et l'injecteur associé à cet autre distributeur. 3 - Dispositif d'alimentation suivant la revendication - 2, caractérisé en ce que chaque distributeur inverseur com- prend un tiroir, des moyens élastiques qui sollicitent ce ti- roir dans une position dans laquelle l'une desdites sorties est hors de communication avec l'entrée et un dispositif d'ac- tionnement électromagnétique pour déplacer le tiroir dans une autre position à l'encontre de l'action desdits moyens élas- tiques, de manière à mettre l'autre des dites sorties hors de communication avec l'entrée.