Brevet FR2485637A1 — 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 internu. 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,N 710 570, un injecteur de com- bustible 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 plongeur, 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 plon- geur obture les orifices de pulvérisation du combustible par contact 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 injectée par coup est réglée en dosant la quantité de combustible admise dans l'alé- - sage par le conduit d'admission. Selon l'importance de la quantité de combustible à injecter l'alésage est plus ou moins rempli de combustible au moment o le plongeur amorce sa course descendante de refoulement du combustible. 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 rotation du moteur. Ainsi, la quantité de combustible admise dans l'alésage varie suivant la pres- sion d'alimentation et la durée de la période de dosage (cette dernière- étant inversement proportionnelle au régime de rotation) d'o l'appel- lation "système P-T"(Pression-Temps). Les inconvénients d'un tel système résident, d'une part dans la difficulté de réaliser l'équilibrage des débits des différents 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'in- jection, c'est-à-dire un asservissement s'effectuant par l'intermédiaire de la pression d'alimentation. 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 caractérisé 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 an communication avec un conduit d'échap- pement 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 de l'alésage dans ladite seconde position du plongeur, b) une bague de dosage entourant le plongeur et située dans une chambre annulaire du corps d'injecteur dans laquelle débouche ledit alésage et o s'ouvre ledit conduit d'échappement, cette bague ayant un bord supérieur dont une portion au moins sert à commander le début d'injection en définissant le début d'obturation de ladite première ouverture située sur la paroi du plongeur lorsque celui-ci est rapproché du fond de l'alésage, et c) des moyens de réglage de la position de ladite bague de dosage. Selon un mode préféré de réalisation l'ensemble pompe-injec- teur, qui comporte un poussoir coopérant avec un organe de déplacement du plongeur, est cractérisé 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 ltinvention est illustré par les dessins annexes o: - la figure 1 représente l'ensemble pompe-injecteur en coupe longi- tudinale, - la figure 2 est une vue de dessus montrant les orifices des conduits d'alimentation et de retour du combustible, - la figure 2A est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2, - la figure 3 est une vue partielle montrant la bague de dosage, - la figure 3A est une vue développée de la paroi de cette bague-de dosage, - la figure 4 est une vue en section droite au niveau indiqué sur la figure 1, montrant la crémaillère de commande de la bague de dosage, - les figures 5 à.8 illustrent schématiquement le fonctionnement de l'ensemble pompe-injecteur. L'ensemble pompe-injecteur illustrg comprend un corps d'injec- teur 1,ayant'un alésage axial 2 dont le fond, ou extrémité inférieure, 3 est percé d'au moins un orifice 4 de pulvérisation par lequel s'ef- fectue l'injection du combustible, l'extrémité supérieure de cet alésage s'ouvrant dans une chambre annulaire 5 de plus grand diamètre. Un con- duit 6 muni d'un clapet anti-retour 7 et qui est relié à un circuit - d'arrivée de combustible sous-pression (non représenté) permet l'admis- sion du combustible dans l'alésage 2, o il débouche en 8 à proximité 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 dahs la chambre 5. Un plongeur-pointeau 10 est monté coulissant dans l'alésage 2 entre une première positio0 (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 appliqu6 contre ce fond. Le plongeur 10 comporte un conduit longitudinal 11 débouchant sur la paroi du plongeur par une première 'ouverturs 12-situ6e au niveau de la chambre 5 et par une seconde ouverture 13 situ6e vers le fond 3 de l'alésage 2, cette seconde ouverture 13 étant obturée par contact avec le fond de l'alésage dans la position basse du plongeur (position de fin d'injection). Ce dispositif est construit de façon à permettre d'injacter une quantité de combustible ajustable aucours du déplacement du plon- geur vers le bas, ce déplacement s'effectuant 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 pressant contre le fond 18 de la chambre 5, par l'intermédiaire d'une entretoise annulaire 19, une bague de dosage 20 mont6e rotative autour du plongeur 10, mais dont le dépla- cement axial par rapport au corps d'injecteur 1 est ainsi empoché. Une portion au moins du bord supérieur de la bague 20 forme une rampe 21 inclinée sur l'axe du plongeur 10 (Figs.3 et 3A), cette rampe.commandant le début d'injection en définissant le début dtobtu- ration de l'ouverture 12 du conduit 11 lorsque la'pointe du plongeur 10 est rapprochée du fond 3 de l'alésage 2.- Des organes empSchent la rotation du plongeur 10 autour de son axe, ces organes pouvant par exemple comprendre un ergot s'enga- geant dans une gorge parallèle à Cet axe, l'ergot 6tant par exemple porté par le corps-d'injecteur I et la gorge ménagée dans la paroi du plongeur, ou vice-versa. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, les organes empêchant la rotation du plongeur 10 autour de son axe sont constitués par des rainures de guidage 22 ménagées respectivement dans la paroi du plongeur 10 à sa partie supérieure et dans un couvercle de guidage 23 fixé à la partie supérieure du corps d'injecteur 1. Des moyens de réglage du calage angulaire relatif de la bague de dosage 20 portant la rampe 21 et de l'orifice 12 du plongeur permet- tent d'ajuster la quantité de combustible injectée à chaque aller-retour du plongeur. Ces moyens, qui peuvent comprendre une tringlerie commandée par la pédale d'accélérateur du moteur, pourront comporter, comme dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 4 une crémaillère 24 coopérant avec des dents périphériques 24a de la bague 20. Le fonctionnement de cet ensemble pompe-injecteur est illus- tré schématiquement par les figures 5 à 8o Lors de la remontée du plongeur à partir de sa position il- lustrée par la figure 5, il y a d'abord un effet de pompage du combusti- ble, tant que l'ouverture de décharge 12 est obturée par la-paroi de la fond bague 20, puis le remplissage du/de l'alésage 2 en combustible se pour- suit sous l'effet de-la pression d'alimentation régnant dans le conduit 6, et ce jusqu'au point mort haut du plongeur 10 (position illustrée par la figure 6). Dans cette position du plongeur, l'orifice 12 se trouve au- dessus de la rampe 21 et le fond de l'alésage-2 est rempli de combus- tible qui peut s'écouler du conduit 6 muni du clapet anti-retour 7 jusqu'au réservoir de combustible (non représenté), par le conduit 11 du pointeau et la canalisation de retour 9 reliée au réservoir. Dans la position du plongeur 10 reprgsentéesur la figure 7, l'orifice 12 du conduit 11 a dépassé la rampe 21 dans sa course des- cendante et cet orifice se trouve obturé par la paroi interne de la bague de dosage 20. Le combustible ne peut donc plus s'écouler vers la canalisation de retour 9. Le plongeur poursuivant sa course vers ie le fond 3 de l'alésage 2, le combustible est chassé'sous pression par 24856 7 les orifices de pulvérisation 4. L'injection se termine lorsque ces orifices sont obturés par la pointe du plongeur, dans la position représentée sur la figure B. La rotation de la came-14-se poursuivant, le plongeur 10 est soulevé par leressort 15 et le fond de lfal6sage 2 est à nouveau rempli de combustible. Lorsque le plongeur redescend après avoir franchi sa position la plus éloignée du fond de l'alésage 2s le cycle pré cdent se reproduit. En raison de l'inclinaison de la rampe 21 sur l'axe du plon- geur 10, on peut faire varier la durée d'obturation de l'orifice 18 par la paroi interne de la bague 20, c'est-à-dire doser la quantité de com- bustible injectée à chaque cyclepar rotation de la bague 20 autour de son axe, par l'intermédiaire de la crémaillère 24. Par rapport au système d'injection Cummins décrit dans l'in- troduction, o le dosage s'effectue par l'intermédiaire de la variation de pression d'alimentation du combustible, le dispositif pompe-injecteur selon l'invention est un système o le dosage s'effectue mécaniquement, indépendamment de la valeur de la pression d'alimentation, d'o un certain nombre d'avantages, parmi lesquels: - équilibrags des débits 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 par action sur une crémaillère, c'est-à-dire en utilisant un mode de régulation classique sur les pompes dtinjectiono Par ailleurs, ce système de commande par la bague de dosage 20 est intégré à l'ensemble pompe-injecteur et les déplacements relatifs de l'organe de commande par rapport au plongeur 10 sont limités à ceux nécessités par la fonction de dosage proprement dite (ce qui peut être notamment avantageux pour l'injection de. grandes quantités de combus- tible). Il serait également possible, dans une variante au mode de réalisation illustré par la figure 1, de réaliser le dosage du combus- tible par rotation du plongeur 10, laabague'-20 munie de la rampe inclinée 21 restant fixe par rapport au corps d'injecteur Selon un autre mpde de réalisation de l'invention (non repré- senté) o le bord supérieur de la bague de dosage 20 forme ou non une rampe inclinée, la commande de dosage s'effectue par déplacement axial de la-lague.20 le long du plongeur 10 par rapport au-corps d'injecteur, sous l'action de moyens de réglage dont la réalisation est à la portée du spécialiste. Ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 1, l'ensemble pompe- injecteur comporte à sa partie supérieure un poussoir 25 monté coulis- sant dans un évidement cylindrique axial 26 du plongeur, le fond de cet évidement communiquant avec le conduit longitudinal 11 de combustible ménagé dans le plongeur 10. Un joint annulaire 27 porté par le poussoir 25 assure l'étan- chéité. Cet agencement permet d'éviter les inconvénients qui pour- raient résulter d'une double portée mécanique: la première portée étant celle de la oame au sommet du plongeur 10 et la seconde portée étant celle-de- la pointe du plongeur contre le fond 3 de ltalésage 2 dans la position de fin d'injection représentée sur les figures 1 et 7. Cette double portée risque, en effet, d'entraîner un fonction- nement défectueux du dispositif en raison des deux écueils suivants risque de fuite du combustible par les orifices 4 après la fin d'injection si la pointe du plongeur 10 n'est pas appliquée 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 dernier est trop forte. Cet inconvénient est supprimé avec la disposition adaptée o le combustible sous pression est utilisé pour compenser 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 dixièmes de millimètre. - Le jeu e2 sera afin de ne pas augmenter au moins égal à e1, mais pas trop important exagérément le volume mort de combustible. 24856 7 R E V E ND I C AT I 0 NS 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 un orifice de pulvérisation du combustible, au moins un conduit d'admission de combustible s'ouvrant dans cet alé- sage-vers le fond de celui-ci, un plongeur-pointeau monté coulissant dans ledit alésage entre une première position oi ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une seconde position, ou position de fin d'in- jection o la pointe de ce plongeur obture les orifices de pulvérisation, ledit ensemble pompe-injecteur comportant des moyens de dosage permet- tant d'injecter une quantité de combustible ajustable au cours du dépla- cement du plongeur, caractérisé en ce que ces moyens comportent 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'échap- pement 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 de l'alésage dans ladite seconde position, b) une bague de dosage entourant le plongeur et située dans une chambre annulaire du corps d'injecteur dans laquelle débouche ledit alésage et o s'ouvre ledit conduit d'échappement, cettesbague ayant un bord supérieur dont une portion au moins sert à commander le début d'injection en définissant le début d'obturation de ladite première ouverture située sur la paroi du plongeur lorsque celui-ci est rapproché du fond de l'alésage, et c) des moyens de réglage de la position de ladite bague de dosage. 2. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion du bord supérieur de la bague de dosage forme une rampe inclinée par rapport à l'axe du plongeur et en ce que la position angulaire relative de la bague et du plongeur est ajustable par lesdits moyens de réglage. 3. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage commandent un déplacement axial de la bague de dosage par rapport au corps d'injecteur. 4. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe empochant la rotation du plon- geur par rapport au corps d'injecteur. 5. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe est constitué par un ensemble de rainures de guidage. 6. - Ensemble pompe-injecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage du calage angulaire relatif de la bague etdu plongeur comprennent une crémaillère coopérant avec des dents périphériques de ladite bague. 7. - Ensemble pompe-injecteur selon l'une des revendications précs- dentea, comportant un poussoir coopérant avec un organe de déplacement du plongeur,caractérisé en ce que ce poussoir est-monté coulissant dans un évidement cylindrique axial du plongeur, qui communique avec ledit conduit longitudinal de retour du combustible.-