Brevet FR2485638A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne un ensemble pompe- injecteur pour réaliser à la fois le dosage et l'injection de combustible dans un moteur à combustion interne. On connaît déjà, par exemple, par la communication "Simulation of the Cummins Diesel Injection System" de Andrew Rosselli et Pat Badgley, à la Society of Automotive Engineers t 710 570)un injecteur de combustible comportant un corps d'injecteur ayant un alésage axial dont le fond est percé d'au moins un orifice de pulvérisation du combustible. Un conduit d'admission de combustible sous pression s'ouvre dans cet alésage vers le fond de celui-ci, ce conduit se raccordant à un circuit d'arrivée du combustible. Un plon- geur, ou pointeau, est monté coulissant dans ledit alésage entre une première position, ou position haute, o ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une seconde position, ou position basse de fin d'injection, o la pointe de ce plongeur obture les orifices de pulvérisation du combustible par con- tact avec le fond de l'alésage. La commande des déplacements du plongeur est assurée par un ensemble came, poussoir et culbuteur, contre l'action d'un ressort de rappel. Avec un tel injecteur, la charge de combustible injec- tée par coup est réglée en dosant la quantité de combustible admise dans l'alésage par le conduit d'admission. Selon l'im- portance de la quantité de combustible à injecter, l'alésage est plus ou moins rempli de combustible au moment o le plon- geur amorce sa course descendante de refoulement du combusti- ble. Dans ce but, l'orifice d'admission à l'injecteur-pompe est alimenté en combustible sous une pression variable en fonction de la position de l'accélérateur et du régime de ro- tation du moteur. Ainsi, la quantité de combustible admise dans l'alésage varie suivant la pression d'alimentation et la durée de la période de dosage (cette dernière étant inver- sement proportionnelle au régime de rotation) d'o l'appella- tion système P.T.M(Pression-Temps). Les inconvénients d'un tel système résident, d'une part, dans la difficulté de réaliser l'équilibrage des débits différents des injecteurs sur un moteur multicylindre, compte tenu de l'importance du calibrage de l'orifice d'admission du combustible à chaque injecteur et, d'autre part, dans le mode de régulation de l'injection, c'est-à-dire un asservis- sement s'effectuant par l'intermédiaire de la pression d'ali- mentation. Le problème du dosage de la charge de combustible est résolu selon l'invention dans un injecteur du type considéré ci-dessus, en réalisant un ensemble pompe-injecteur, carac- térisé en ce qu'il comporte en combinaison a) un conduit longitudinal du plongeur ayant sur la paroi de celui-ci une première ouverture qui est en communication avec un conduit d'échappement du combustible dans ladite première position du plongeur, ce conduit s'ouvrant sur la paroi dudit alésage, et une seconde ouverture qui est obturée par contact avec le fond dudit alésage dans ladi- te seconde position du plongeur, b) un évidement de la paroi du plongeur au niveau de ladite première ouverture, une portion au moins du bord supérieur de cet évidement formant une rampe inclinée sur l'axe du plongeur, ladite rampe commandant le début d'injection par obturation de l'orifice dudit conduit d'échappement sur la paroi dudit alésage, lorsque le plongeur est rapproché du fond de cet alésage, et c) des moyens de réglage du calage angulaire relatif du plon- geur et dudit orifice du conduit d'échappement. Selon un mode préféré de réalisation, l'ensemble pompe-injecteur, qui comporte un poussoir coopérant avec un organe de déplacement du plongeur est caractérisé en ce que ce poussoir est monté coulissant dans un évidement cylindrique du pointeau qui communique avec ledit conduit longitudinal de retour du combustible. Un exemple de réalisation de l'invention est illustré par les dessins annexés o: - la figure 1 représente l'ensemble pompe-injecteur en coupe longitudinale, - la figure 2 est une vue de dessus montrant les orifices des conduits d'alimentation et de retour du combustible, - la figure 2 A est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2, - la figure 3 est une vue développée de la paroi du plongeur au niveau de la rampe de commande de l'injection, - la figure 4 montre schématiquement l'organe d'ajustement de la position angulaire du plongeur, par rapport à l'orifice d'échappement, - les figures 5 à 8 illustrent schématiquement le fonctionne- ment de l'ensemble pompe-injecteur. L'ensemble pompe-injecteur illustré comprend un corps d'injecteur I ayant un alésage axial 2 dont le fond ou extré- mité inférieure 3 est percé d'au moins un orifice 4 de pul- vérisation par lequel s'effectue l'injection du combustible, l'extrémité supérieure de cet alésage s'ouvrant dans un évi- dement 5 du corps d'injecteur. Un conduit 6, muni d'un clapet anti-retour 7 et qui est relié à un circuit d'arrivée de com- bustible sous-pression (non représenté) permet l'admission du combustible dans l'alésage 2, o il débouche en 8 à proximi- té du fond 3 de cet alésage. Un conduit d'échappement 9 qui est relié à un circuit (non représenté) d'échappement, ou de retour, du combustible vers son réservoir s'ouvre en 9 a dans l'alésage 2 à une certaine distance du fond 3 de cet alésage. Un plongeur-pointeau 10 est monté coulissant dans l'alésage 2 entre une première position (position haute), o il est écarté du fond 3 de l'alésage, et une seconde position (position basse), représentée sur la figure 1, o il est ap- pliqué contre ce fond. Le.plongeur 10 comporteun conduit longitudinal 11 débouchant sur la paroi du plongeur par une première ouvertu- re 12 située à.une certaine distance de la pointe du plongeur et uneseconde ouverture 13 qui est obturée avec le fond 3 de l'alésage 2 dans la position basse du plongeur, ou posi- tion de fin d'injection, représentée sur la figure 1. Ce dispositif est construit de façon à permettre d'injecter une quantité de combustible ajustable au cours du déplacement du piston vers le bas, ce déplacement s'effectu- ant sous l'action d'une came 14 entraînée en rotation par le moteur, et contre l'action d'un ressort de rappel 15. Ce ressort est logé entre un épaulement annulaire 16 du plongeur 10 et une bague d'appui 17 prenant appui sur le corps d'injecteur 1 à la partie supérieure de la cavité 5. 2485638r Des coupelles 18 et 19 sont interposées entre le ressort 15, l'épaulement 16 et la bague d'appui 17, respectivement. Une cavité 20, dans laquelle débouche l'ouverture 13 du conduit 11 est ménagée dans la paroi du plongeur 10, cette cavité venant recouvrir l'orifice 9 a du conduit d'échappe- ment 9 lorsque le plongeur 10 remonte à partir de sa position de la figure 1, établissant ainsi une communication entre le fond de l'alésage 2 et le conduit d'échappement 9o Une portion au moins du bord supérieur de la cavité 20 forme une rampe 21 inclinée sur l'axe du plongeur 10 (Fig. 3), cette rampe commandant le début d'injection en définis- sant le début d'obturation de l'ouverture 12 du conduit 11 lorsque la pointe du plongeur -10 est rapprochée du fond 3 de l'alésage 2. 1.; Des moyens de régage du calage angulaire du plongeur portant la rampe 2i par rapport à l'orifice 9 a du con- duit d'échappement 9 s-ouvtrant dans l'alésage 2, permettent d'ajuster la quantité de combustible injectée à chaque aller= retour du plongeur. Ces moyQns, qui peuvent comprendre une tringlerie commandée par la pédale d accélérateur du moteur. pourront comporter, comme dans l'exemple représenté sur la figure 4, un organe de commande 22 comportant un évidement 23 dans le- quel s'engage une rotule 24 a située à l'extrémité d'un le- vier de commande 24 lié en rouation avec le plongeur 10, l'évidement 23 étant allongé dans une direction parallèle à l'axe de ce plongeur afin de permettre les déplacements axiaux de ce dernier. Le fonctionnement de cet ensemble pompe-injecteur est illustré schématiquement par les figures.5 à 7. Lors de la remontée du plongeur à partir de sa posi- tion illustr e par la figure 5, il y a d'abord un effet de pompage du combustible, tant que l'orifice de décharge 12 est obturé par la paroi du plongeur 10, puis le remplissage de l'alésage 2 en combustible se poursuit sous l'effet de la pression d'alimentation régnant dans le conduit 6, et ce, ju.squ'au point mort haut du plongeur 10 (position illustre par la figure 6), Dans cette position du plongeur, l'orifice9 a se - trouve au-dessous de la -ampe 21 et le fond de l'a!Tsage 2 est rempli de combustible qui peut s'écouler du conduit, muni du clapet anti-reour 7 jusqu'au réservoir de combuoti-. ble (non représenté) pa lle conduit 11 du plongeur et la ca- nalisation de retour 9 Te-lite au réservoir. Dans la position du plongeur 10 représentée sur la figure 7, la rampe 21 a Repasse l'orifice 9 a dans sa course descendante el Cet orîfi e se trouve obturé par la paroi in- terne du plongeur 10. Le combustible ne peut donc plus s'écouler vers ia canalisation de retour 9. Le plongeur poursuivant sa course vers le fond 3 de l'alésage 2, le combustible est chassé sous pression par les orifices de pulvérisation 4. - L'injection se termine lorsque ces orifices sont ob- turés par la pointe du plongeur, dans la position représen- tée sur la figure 8. La rotation de la came 14 se poursuivant, le plongeur est soulevé par le ressort 15 et le fond de l'alésage 2 est à nouveau rempli de combustible. Lorsque le plongeur re- descend après avoir franchi sa position la plus éloignée du fond de l'alésage 2, le cycle précédent se reproduit. En raison de l'inclinaison de la rampe 21 sur l'axe du plongeur 10, on peut' faire varier la durée d'obturation de l'orifice 9 a par la paroi externe du plongeur 10, c'est-à- dire doser la quantité 4> combustible injectée à chaque cycle par rotation du plongeur 10 autour de son axe, par l'intermé- diaire de l'organe de commande 24, Par rapport au syrstème d'injection Cummins5 décrit dans l'introduction, ou le dosage s'effectue par l'intermé- diaire de la variation de pression d'alimentation du combus- tible, le dispositif pompe-injecteur selon l'invention est un système o le dosage s'effectue mécaniquement, indépendam- ment de la valeur de la pression d'alimentation, d'o un cer- tain nombre d'avantages, parmi lesquels équilibrage des débi:s des différents injecteurs dans un moteur multicylindre,-cet équilibrage étant mieux réalisé sur l'ensemble de la plage de fonctionnement du moteur (régime-charge); - régulation du débit de combustible par action sur un orga- ne d'un type dont l'utilisation est classique sur les pom- pes d'injection. Par ailleurs, ce système de commande par rotation du piston plongeur limite le nombre de pièces de l'ensemble et fait appel à l'utilisation d'une technologie déjà très éprou- vée (piston de pompe d'injection classique), tant pour l'usi- nage que pour le principe de commande (voir Fig 4). Ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 1, l'ensemble pompe-injecteur comporte, à sa partie supérieure, un poussoir 26 monté coulissant dans un évidement cylindriaue-axial 27 du plongeur, le fond de cet évidement communiquant avec le conduit longitudinal 11 de combustible ménagé dans le plon- geur 10. Un joint annulaire 28 porté par le poussoir 26 assu- re l'étanchéité. Cet agencement permet d'éviter les inconvénients qui pourraient résulter d'une double portée mécanique: la pre- mière portée étant celle de la came au sommet du plongeur 10 et la secondé portée étant celle de la pointe du plongeur contre le fond 3 de l'alésage 2 dans la position de fin d'in- jection représentée sur les figures 1 et 8. Cette double portée risque, en effet, d'entraîner un fonctionnement défectueux du dispositif en raison des deux écueils suivants - risques de fuite du combustible par les orifices 4 après la fin.d'injection si la pointe du plongeur 10 n'est pas appli- quée contre le siège 3 avec une force suffisante, - risque de détérioration de la pointe du plongeur et/ou du siège 3 si la force appliquant le plongeur contre ce der- nier est trop forte. Cet inconvénient est supprimé avec la disposition adoptée o le combustible sous pression est-utilisé pour com- penser les jeux axiaux dus aux tolérances d'usinage à l'usure et aux différences de dilatation thermique, ce combustible sous pression réalisant une butée liquide. Le jeu e1 (Fig. 1) sera de l'ordre de quelques dixiè- mes de millimètres Le jeu eo sera au moins égal à el mais pas trop im- portant afin de ne pas augmenter exagérément le volume mort de combustible. R E V E-N D I C A T I 0 N S 1. - Ensemble pompe-injecteur de combustible pour moteur à combustion interne, comportant un corps d'injecteur ayant un alésage axial dont le fond est percé d'au moins unr oriVice de pulvérisation du combustible, au moins un conduit d'admis-- sion de combustible s'ouvrant dans cet alésage vers le fond de celui-ci, un plongeur-pointeau monté coulissant dans le- dit alésage entre une première position o ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une seconde position, ou posi- tion de fin d'injection n la pointe de ce plongeur obture les orifices de pulvérisation, ledit ensemble pompe-injecteur comportant des moyens de dosage permettant d'injecter une quantité de combustible ajustable au cours du déplacement du plongeur, caractérisée en -e que ces moyens comportent en com- binaison: a) un conduit longitudinl1 du plongeur ayant sur la paroi de celui-ci une première ouverture qui est en communication avec un conduit d'échappement du combustible dans ladite première position du plongeur, ce conduit s'ouvrant sur la paroi dudit alésage, et une seconde ouverture qui est obturée par contact avec le fond dudit alésage dans ladite seconde position du plongeur, b) un évidement de la paroi du plongeur au niveau de ladite première ouverture, une portion au moins du bord supérieur de cet évidement formant une rampe inclinée sur l'axe du plongeur, ladite rampe commandant le début d'injection paf obturation de l'orifice dudit conduit d'échappement sur la paroi dudit alésage, lorsque le plongeur est rapproché du 2485d3M 1 1l fond de cet alésage, et c) des moyens de réglage du calage angulaire relatif du plon- geur et dudit orifice du conduit d'échappement. 2. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 1, com- portant un poussoir c orant avec u: organe de déplacement du plongeur, caractérisé en ce que ce poussoir est monté cou- lissant dans un évidemient cylildre axial du plongeur, qu. communique avec ledit o-,nlduit liongitudin5l de retour du com- bustible.