Brevet FR2476229A1 — publié le 19810821

La présente invention se rapporte à un dispositif d'injection de carburant servant à alimenter un moteur à combustion interne, du type comportant un plongeur de pompage qui peut coulisser dans un alésage, une sortie à l'une des extrémités de cet alésage, une entrée commandée par soupape pour l'admission de carburant dans cette même extrémité de l'alésage, des moyens électromagnétiques alimentés en courant électrique et servant à entraîner ce plongeur vers la dite extrémité de l'alésage, des moyens élastiques, qui, lorsque cesse l'alimentation en courant électrique, éloignent ce plongeur de la dite extrémité de l'alésage, un transducteur qui fournit un signal indiquant la position de ce plongeur dans l'alésage. Lorsque l'on utilise un tel dispositif pour alimenter un moteur en carburant, il est indispensable de pouvoir faire varier la course du plongeur afin d'être en mesure de faire varier la quantité de carburant envoyée dans ce moteur. On peut y parvenir en arrêtant le retour du plongeur lors- qu'il s'éloigne de la dite extrémité de l'alésage sous l'ac- tion des moyens élastiques. Si la position à laquelle le plongeur est arrêté dans sa course de retour varie, la quan- tité de carburant fournie varie également, à supposer bien entendu que le plongeur se dêplace toujours vers la dite extré- mité de l'alésage lorsque du carburant est fourni par la dite sortie. Il est possible d'arrêter le déplacement du plongeur dans sa course de retour en appliquant à ce plongeur une force suffisante pour faire équilibre à la force exercée par les dits moyens élastiques et à toute pression du carburant dans l'alésage, dans le cas o le carburant est envoyé dans cet alésage sous pression. Dans le cas o les moyens électromagné- tiques agissent directement sur le plongeur, le passage du courant électrique dans ces moyens électromagnétiques doit être réglé avec soin afin que l'on soit certain que le plongeur Darrête blen à la position voulue. L,'installation est donc complexe et, de plus, l'obligation de fournir du courant aux moyens électromagnétiques à des moments autres que ceux pen- dant lesquels a lieu l'injection de carburant, a pour consé- quence une dépense supplémentaire ï'énerrQie pour actionner l'installation, cette énergie provoquant un dégagement de chaleur. L'invention vise un dispositif d'injection de carburant du type indiqué ci-dessus, présentant l'avantage d'être simple et commode. De façon plus précise, l'invention a pour objet un tel dispositif d'injection de carburant, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier moyen électronique servant à provoquer l'excitation des dits moyens électromagnétiques, un second moyen électronique servant à désexciter les dits moyens électromagnétiques, un troisième moyen électronique qui envoie dans le dit second moyen électronique le signal de demande de carburant, le dit second moyen électronique recevant également le signal fourni par le dit transducteur, le montage étant tel que l'alimentation des dits moyens électromagnétiques en courant électrique est interrompue lorsque le plongeur a déjà effectué un certain déplacement prédéterminé, ce qui per- met à ce plongeur de revenir à sa position initiale sous l'ac- tion des moyens élastiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nul- lement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins, La figure 1 est une coupe, de côté et en élévation, d'une forme de réalisation de la pompe à carburant;_ La figure 2 est un schéma de principe du dispositif de commande; et La figure 3 est un schéma représentant la relation entre l'arrivée du carburant et l'alimentation en courant électrique d'une partie de la pompe. L'injecteur-pompe tel que représenté sur la figure 1 et désigné dans son ensemble par la référence 10, comprend un corps cylindrique creux il muni d'échelons, l'extrémité la plus étroite de ce corps portant un ensemble 12 à soupape d'injection. Cet ensemble comprend un gicleur 13 qui, à une extrémité, présente un épaulement permettant de le monter sur ce corps 11. Les corps Il et 13 sont fixés l'un à l'autre, dans le cas considéré, par soudage par faisceau d'électrons. Le corps 13 présente un alésage et, dans ce dernier, est logée de manière à pouo.7oir coulisser une soupape 14 munie d'une tête 15 qui vient s'appliquer contre un siège formé à l'extrémité extérieure de ce corps 13. Cette soupape est cannelée, ou munie d'évidements, de façon que, lorsque cette tête 15 se dégage du siège, le carburant puisse traverser l'alésage et pénétrer dans la chambre de combustion du moteur auquel est appliqué le dispositif selon l'invention. La soupape part de l'extrémité de l'alésage qui est le plus éloigné du siège et elle porte une butée 16 contre laquelle vient s'appliquer une extrémité d'un ressort hélicoïdal de compression 17. L'autre extrémité de ce ressort est appliquée contre le corps 13. La tête de la soupape est normalement sollicitée en direction du sièg7e et elle s'en dégage sous l'effet de la pression à laquelle est soumis le carburant dans une chambre de pompage 18 de la partie étroite du corps 11. Le volume de cette chambre de pompage peut varier sous l'action d'un plongeur 19 qui coulisse dans un alésage pra- tiqué dans un manchon 20 muni d'un rebord, appliqué fortement contre un épaulement de la surface intérieure de la partie étroite du corps 11. Ce plongeur 19 est chargé élastiquement en direction de l'extérieur, c'est-àdire dans le sens qui augmente le volume de la chambre de pompage 18, à l'aide d'un ressort hélicoïdal de compression 21 intercalé entre le manchon 20 et une tête 22 du plongeur. Ce manchon est maintenu en place grâce à une déformation appropriée du corps 11. Le plongeur 19 comporte des passages comprenant une soupape unidirectionnelle 23, grâce à laquelle le carburant peut pénétrer dans la chambre de pompage lorsque le plongeur est entraîné en direction de l'extérieur sous l'action du ressort 21. Suivant une variante, le plongeur, dans sa course en direction de l'extérieur, peut dégager une ouverture, pratiquée dans la paroi du manchon, afin que le carburant puisse pénétrer dans la chambre de pompage. 3-5 Pour assurer le déplacement du plongeur 19 en direction de l'intérieur, il est prévu un dispositif électromagnétique, désigné dans son ensemble par la référence 24, logé dans la partie la plus large du corps 11. Ce dispositif électromagné- tique comprend une armature cylindrique creuse 25 contiguë à la surface intérieure de la partie large du corps 11, cette armature étant en un matériau aimantable. Celle des extrémi- tés de l'armature qui est le plus rapprochée de la partie la plus étroite du corps est montée sur une pièce 26 portée par un support central 27 sur lequel elle peut coulisser. Cette pièce 26 comporte, en outre, un prolongement creux 28 muni d'une fente, disposé de manière à venir au contact de la tête 22 du plongeur. Cet élement de support 27, à son extrémité inférieure, porte également un support 28a qui détermine la position de cet élément 27 dans le corps 11. La surface inté- rieure de l'armature comporte un double taraudage qui délimite deux nervures hélicoidales 29. De plus, la pièce centrale de support signalée plus haut constitue un étrier et elle est également munie de deux nervures hélicoidales 30. Les surfaces en regard des nervures 29 et des nervures 30 sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'injecteur-pompe et elles sont décalées l'une de l'autre lorsque le dispositif électromagnétique n'est pas excité (cas représenté sur la figure). Cette pièce centrale de support contient, dans les deux cavités hélicoïdales délimitées par les nervures 30, un enroulement électrique 31, avantageusement réalisé en enroulant une certaine longueur de fil métallique le long de l'une des cavités à partir d'une extrémité de l'élément de support et en faisant revenir ce fil métallique vers cette même extré- mité de l'élément de support, en le faisant passer le long de l'autre cavité. Ce bobinage comprend le nombre nécessaire de spires. Lorsqu'il est excité, les deux nervures 30 prennent des polarités magnétiques opposées et il se forme des lignes de force magnétiques passant par les entrefers compris entre les nervures 29 et 30. Il en résulte que l'armature est entraînée par les forces magnétiques dans le sens qui tend à diminuer la réluctance de l'entrefer et, par suite, le plongeur 19 se déplace en direction de l'intérieur en provoquant une augmentation de la pression du carburant dans lachambre de pompage. Lorsque l'augmentation de cette pression est suffisante pour dégager de son siège la tête 15 de la soupape, du carburant est envoyé dans la chambre de combustion correspondante. Lorsque le bobinage est désexcité, le plongeur et l'armature reviennent à la position représentée, à une vitesse qui dépend du débit sous lequel le carburant peut pénétrer dans la chambre 18, sous l'action du ressort 21. L'élément central de support 27 est porté par un élément extrême de fermeture 32 qui est maintenu sur le corps 11 à l'aide d'un écrou de retenue 33. Cet élément de fermeture délimite une admission de carburant 34 communiquant avec l'intérieur de la partie large du corps par l'intermédiaire d'un passage 36. il est prévu en outre une borne électrique reliée à l'une des extrémités du bobinage 31, dont l'autre extrémité est reliée à cet élément de fermeture. L'injecteur-pompe comporte un transducteur qui fournit une indication de la position de l'armature. Ce transducteur comprend un noyau 37 entourant l'élément de support 27 et présentant une rainure périphérique dans laquelle est logé un enroulement 38. Cette armature porte une bague 39 en un matériau conducteur de l'électricité. Lorsque cette armature se déplace, l'inductance de l'enroulement 38 varie. Si l'on considère la figure 3, on voit que lorsqu'une impulsion électrique, représentée par un créneau 40, est appli- auée à l'enroulement 31, le Plonqeur se met à descendre à l'encontre de l'action du ressort. Ce déplacement est indiqué par la partie 41 de la courbe sunérieure. Lorsque le courant électrique cesse de passer, il se produit un léger déplace- ment du plongeur, dû à son inertie ainsi qu'au fait que le flux du circuit magnétique ne disparaît pas immédiatement. Toutefois; au bout d'un temps très court, le plongeur cesse de se déplacer à l'encontre de l'action du ressort et il se déplace alors dans le sens inverse, comme indiqué par la partie 42 de la courbe, sous l'action du ressort 21. Par conséquent, en faisant varier la durée de l'impulsion élec- trique, on peut faire varier la quantité de carburant envoyée dans le moteur. Lorsque l'on injecte du carburant dans un moteur, il est indispensable de s'assurer que l'arrivée du carburant a lieu au bon moment et il est donc nécessaire de prévoir des transducteurs permettant de fournir un signal servant à faire connaître la position du moteur. Il est nécessaire, également, de tenir compte de diverses conditions de travail du moteur et, en outre, de s'assurer que la vitesse de ce moteur demeure bien entre les limites imposées. La figure 2 montre l'enroulement 31 ainsi que l'enroule- -ment 38 du transducteur. Cet enroulement 31 reçoit le courant électrique servant à le faire fonctionner d'un circuit 43, commandé par un premier et un second moyexs électroniques. Ce premier moyen électroni- que comprend un circuit 44 qui peut envoyer dans le circuit 43 un signal, lorsque l'enroulement 31 doit être alimenté en courant électrique. Un circuit 44 reçoit un signal en prove- nance du circuit 45. Le second moyen électronique comprend un circuit 46 qui peut envoyer un signal dans le circuit de puissance 43 lorsqu'il est nécessaire d'arrêter le passage du courant élec- trique dans l'enroulement 31. Ce circuit 46 reçoit un signal émis par un circuit comparateur 47. Un signal d'entrée dans ce circuit comparateur consiste en un signal indiquant la position du plongeur, provenant du bobinage 38 du transducteur par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme 48. L'autre signal arrivant dans le comparateur 47 provient d'un troi- sième moyen électronique 49 consistant par exemple en une "carte d'alimentation en carburant". Suivant une variante, ce circuit 49 peut être un circuit à régulateur. Le signal émis par ce circuit 49 est un signal de demande de carburant. L'un des signaux alimentant le circuit 49 est un signal de demande de carburant fourni par un transducteur 50 qui peut être associé à la pédale de commande du véhicule entraîné par le moteur. Lorsque l'on appuie sur cette pédale pour augmenter l'alimentation du moteur en carburant, on provoque une augmentation du signal fourni par le circuit 49. Ce dernier reçoit également un signal qui fait connaître la vitesse de rotation du moteur, par l'intermédiaire d'un cir- cuit de décodage 51 alimenté par un signal fourni par un transducteur de vitesse 52. Ce circuit 49 peut recevoir en outre des signaux caractéristiques de divers paramètres de fonctionnement du moteur, comme par exemple la pression de l'air alimentant le collecteur d'admission, ou encore la température du moteur. Dans le cas o le circuit 49 est une "carte d'alimentation en carburant", le signal émis par ce circuit a une valeur qui correspond à la quantité de carburant exigée et à la vitesse du meteul ainsi qu'à n'importe quel autre paramètre de fonctionnement. Ce signal est fourni par une mémoire. Dans le cas o le circuit 49 est un régulateur, :le signal est engendré par ce circuit. Le circuit 49 assure que, pour une vitesse donnée, la quantité maxima de carburant pouvant être fournieau moteur ne sera pas dépas- sée et que, lorsque la vitesse du moteur arrivera au voisinage de la valeur maxima admissible, le signal diminuera de manière à réduire ou, éventuellement, à supprimer l'alimentation du moteur en carburant. Il est également prévu un quatrième moyen électronique pour déterminer l'instant o le moteur est alimenté en carburant. Ce quatrième moyen électronique comporte une carte dite "carte des temps" représentée en 53, qui reçoit le signal de vitesse du moteur en provenance du décodeur 51, ainsi qu'un signal indiquant la position du moteurprovenant d'un circuit 54 qui est alimenté,par l'intermédiaire de circuits de mise en forme 55 et 56, par des signaux provenant des transducteurs 57 et 58, représentant respectivement la posi- tion du vilebrequin du moteur et la position de l'arbre à cames. A l'aide de ces signaux, le circuit 54 est en mesure de fournir une indication de la position du moteur. Ce signal est envoyé dans la carte des temps qui fournit un signal au moment o doit commencer l'alimentation en carburant. Cette carte des temps reçoit également un signal en provenance du circuit 49, étant donné qu'il convient que le réglage temporel de l'alimentation en carburant varie en fonction de la quantité de carburant fournie au moteur, qui représente la charge appliquée à ce moteur. Lorsque la carte des temps émet un signal qui indique que l'injection de carburant doit commencer, le circuit 44 envoie dans le circuit 43 un signal de commande pour alimenter l'enroulement 31 en courant électrique. L'intensité de ce cou- rant fourni à l'enroulement 31 augmente et, a un certain moment, le plongeur commence à se déplacer, de sorte que du carburant passe ar l'ouverture de sortie. Le déplacement de ce plongeur est signalé au comparateur 47 à l'aide du transducteur et, lorsque ce plongeur a effectué le déplacement voulu, le circuit 46 érmet un signal de commande qui met fin à l'alimen- -2476229 tation de l'enroulement 31 en courant électrique. Comme indiqué plus haut, le plongeur continue de se déplacer en raison de son inertie et également en raison du flux magnétique Jus- qu'à disparition de ce dernier. L'excès de carburant fourni pendant la fin du déplacement du plongeur peut être utilisé dans le circuit 49. Mais, dès qu'il s'arrête, le plongeur repart dans le sens opposé sous l'action du ressort et du carburant pénètre dans la chambre de pompage. Le plongeur revient alors à sa position initiale. On notera que l'alimentation en carburant ne commence pas dès que l'enroulement 31 reçoit du courant, car il faut un certain temps pour que soit engendré le flux magnétique et pour que la pression du carburant dans la chambre de pompage atteigne une valeur telle que la tête de la soupape de la buse d'injection se soulève de son siège. On doit tenir compte de ce retard, bien qu'il ne soit pas indiqué sur la figure 3, ce qui peut se faire dans le circuit 53. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant pour moteur à combusion interne, du type comportant un plongeur de pompage qui peult coulisser dans un alésage, une sortie à l'une des extrémités de cet alésage, une entrée commandée par soupape pour l'admission de carburant dans cette même extrémité de l'alésage, des moyens électromagnétiques alimen- tés en courant électrique et servant à entraîner ce plongeur vers la dite extrémité de l'alésage, des moyens élastiques, qui, lorsque cesse l'alimentation en courant électrique, éloignent ce plongeur de la dite extrémité de l'alésage, un transducteur qui fournit un signal indiquant la position de ce plongeur dans l'alésage, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier moyen électronique servant à provoquer l'excitation des dits moyens électromagnétiques 24, un second moyen électronique 46 servant à désexciter les dits moyens électromagnétiques, un troisième moyen électronique 49 qui envoie dans le dit second moyen électronique 46 le signal de demande de carburant, le dit second moyen élec- tronique 46 recevant également le signal fourni par le dit transducteur 50, le montage étant tel que l'alimentation des dits moyens électromagnétiques en courant électrique est interrompue lorsque le plongeur 19 a déjà effectué un certain déplacement prédéterminé, ce qui peimet à ce plongeur de revenir à sa position initiale sous l'action des moyens élastiques 21. 2. Dispositif selon 'La revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un quatrième moyen électronique 55 servant à envoyer un signal dans les dits moyens électro- magnétiques, le dit quatrième moyen électronique comportant des moyens 54 destinés à fournir un signal caractéristique de la position des pièces rotatives du moteur auquel est appliqué ce dispositif, le dit quatrième moyen électronique recevant également le dit signal de demande de carburant ainsi qu'un signal 51 qui fait connaître la vitesse du moteur au- quel est appliqué ce dispositif, le montage étant tel que le carburant alimente ce moteur à un moment qui varie en fonction de la vitesse de ce moteur et de la quantité de carburant déjà fournie à ce dernier. - 3. Dispositif selon 1a revendication 2 caractérisé par le fait que le dit troisième moyen électronique 49 reçoit un signal caractéristique de la vitesse du moteur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le dit second moyen élec- tronique 46 comporte un comparateur 47 ayant pour rôle de comparer le signal provenant du dit transducteur au signal fourni par le dit troisième moyen électronique 49.