Brevet FR2490726A1 — publié le 19820326

L'invention concerne un dispositif d'arrêt ou de sureté contre les excès de vitesse de rotation pour les pompes d'injection de carburant des moteurs à combustion interne, dans lequel une partie haute pression de la pompe est reliée avec une partie basse pression par un organe de commande qui peut être manoeuvré par un électro-aimant. On connaît déjà, par le document DE-AF 19 13 308, un organe de sûreté descas d'excès de vitesse de rotation pourles pompes d'injection des moteurs à combustion interne, ou la chambre à haute pression est limitée, d'un cbté par le piston de la pompe effectuant les mouvements habituels de sa course en rotation et, de l'autre côté par le corps de fermeture d'une soupape de sureté qui peut être commandé par un électro-aimant. La fourniture d'un courant électrique approprié au bobinage de l'électroaimant qui maintient fermée cette soupape de sécurité; l'ouverture se produit quand il parvient à l'eléctro-aimant un courant d'excitation, qui correspond aux valeurs limites de sécurité pour le circuit de commande de l'électro-aimant et qu'il coupe le circuit de courant. Le courant excitateur obtenu à cet instant correspond à la vitesse de rotation maximum admissible. L'inconvénient de cet organe de sureté connu est que la soupape de sureté est sollicitée directement-par la pression d'injection et que la chute de l'électro-aimant ne peut pas provoquer automatiquement l'ouverture immédiate de la soupape de sureté. Cette ouverture est provoquée par un ressort séparé, qui répond, aussitôt que la pression d'injection est tombée dans la partie haute pression. On connaît en outre, d'après le modèle d'usage DE 1 890 843, une pompe d'injection de carburant dans laquelle le piston de la pompe effectuant les mouvements de rotation de sa course, est entouré à sa partie supérieure d'un tiroir cylindrique, qui porte un perçage de décharge conduisant à une conduite de retour. Le perçage de décharge est commandé, pendant la course de pression exécutée par le piston de la pompe, à un moment donné, à la suite de quoi la pression tombe dans la chambre de pression de la pompe ou chambre de haute pression, car le carburant qui continuerait à y être refoulé peut ainsi refluer vers le réservoir. Le tiroir cylindrique est poussé par un ressort de tension contre une butée supérieure, et communique sur son autre face, par un alésage, avec la section de la conduit 2 2490726 d'arrivée qui se trouve en avant du tiroir d'étranglement. Si les pressions d'arrivée sont très élevées, il se produit de ce fait, une commande prématurée de la chambre de pression de la pompe. On a en conséquence besoin d'un dispositif d'arrêt électrique insensible pour la pompe d'injection du distributeur dans les moteurs à combustion interne, en particulier dans les moteurs a B cylindres, qui ne nécessite que de faibles forces magnétiques. L'invention propose en conséquence un dispositif d'arrêt dans lequel on associe au piston de distribu- tion un cylindre annulaire monté mobile, comportant un alésage de décharge de la chambre à haute pression de la pompe, et qu'un organe de manoeuvre d'un électro-aimant, qui agit sur le cylindre annulaire est guidé, en étant soulagé de la pression le long d'un obturateur qui ferme hermétiquement la chambre à haute pression. Ce dispositif présente l'avantage que toutes les surfaces soumises à la pression d'injection sont totalement équilibrées au point de vue de la pression, de sorte que pour commander la chambre à haute pression et les mouvements qui provoquent la mise à l'arrêt du moteur, on a besoin seulement de faibles forces magnétiques. Un point particulièrement avantageux est que, de plus, dans la z8ne de la chambre à haute pression, il n'est prévu, pour commander cette dernière, aucunesoupape,, de sorte qu'il n'existe aucun siège de soupape qui serait sen- sible aux souillures. Comme, grâce à la solution proposée suivant l'invention, la pression qui agit sur l'élément cylindrique ou cylindre annulaire qui assure la commande de la chambre à haute pression, on obtient une très grande sécurité de fonctionnement, et la réponse de l'électro-aimant utilisé pour la production du déplacement n'est pas gênée, car aucune de ses parties n'est soumise à l'influence de la haute pression. L'invention prévoit aussi différentes dispo- sitions avantageuses qui consistent en ce que a) l'obturateur présente un perçage central de passage pour le poussoir de l'électro-aimant de poussée, qui se transforme en un trou oblong correspondant à la course du cylindre annulaire, et dans laquelle est guidée par le poussoir, une broche transversale qui s'appuie sur le cylindre annulaire; 3 249072d b) le cylindre annulaire est maintenu dans un état normal de fonctionnement par un ressort en appui sur une butée, de façon telle que le perçage de décharge se trouve toujours au-dessus de la chambre à haute pression, formée entre l'obturateur et 1l piston de distribution; c) l'obturateur est maintenu immobile en appui sur une butée par un ressort, et que la butée de l'obturateur, ainsi que cel du cylindre annulaire est formée-par un carter de l'électro- aimant, qui reçoit la bobine de cet aimant (électro-aimant de poussée), et présente une perforation de passage pour le poussoir actionné par l'induit; d) l'obturateur s'appuie par une tête bombée en forme de champ gnon, sous la poussée d'un ressort, sur une plaque d'appui qui est maintenue dans un épaulement du carter de l'électro- aimant, et que l'obturateur et la plaque d'appui sont embrassé de l'extérieur, et sont franchis par les branches d'un étrier de manoeuvre, qui est relié avec le poussoir de l'électro- aimant, et s'appuie sur le cylindre annulaire pour assurer un mouvement de déplacement; e) la perforation de décharge du cylindre annulaire est dispos si l'on regarde de l'électro-aimant, en dessous de la chambre à haute pression, de telle façon que la chambre à haute pressi de telle façon que la chambre à haute pression n'est fermée, par rapport au perçage de décharge du cylindre annulaire que si l'électro-aimant est privé de courant, le ressort de tensio du cylindre annulaire amène le perçage de décharge dans la z8n de la chambre à haute pression; f) l'on fait parvenir à l'électro-aimant pour la sureté du moteur contre les excès de vitesse de rotation, un signal de commande en rapport avec cette vitesse de rotation, de façon telle que la mise en action ou la cessation de l'action de l'électro-aimant, s'effectuent quand le moteur à combustion interne atteint une vitesse de rotation limite prescrite. Un point particulièrement avantageux est l'utilisation du dispositif d'arrêt suivant 1 invention pour constituer aussi l'organe de sureté contre l'excès de vitesse de rotation, quand on envoie à l'électro-aimant une densité telle qu'il se produit une attraction quand est atteinte une vitesse de rotation limite présélectionnée. En variante, dans une autre solution, le courant d'excitation responsable de 4 2490726 l'excitation de l'électro-aimant peut être coupé quand est atteinte cette vitesse de rotation limitée. On obtient ici une fonction d'arrêt particulièrement sensible et sûre, qui peut être annulée instantanément, quand la vitesse de rotation est redescendue en dessous de la limite, du fait que la force magnétique nécessaire est faible, précisément dans le domaine de l'organe de sureté contre l'excès de vitesse de rotation. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de cette invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'arrêt électromagnétique pour une pompe d'injection de distribution, en coupe, la figure la étant une représentation en coupe partielle, agrandie, de la disposition de l'induit- poussoir de l'électro-aimant dans l'obturateur fermant la chambre à haute pression, et - la figure lb représentant le mode de réali- sation possible d'un montage électrique utilisant un signal de vitesse de rotation pour commander le dispositif d'arrêt suivant. l'invention; - es figures 2 et 2a montrent une variante de la construction ducpremier exemple de réalisation, et, - les figures 3 et 3a montrent une variante de la construction du premier exemple de. réalisation, et - les figures 3 et 3a également toujours en coupe montrent un mode de réalisation o l'arrêt se fait quand le courant allant à l'électro-aimant est coupé. Dans la figure 1, on désigne par 20 le carter d'une pompe d'injection de distribution qui est représentée seulement schématiquement, dans le carter est enfoncé un cylindre de pompe 42 dans lequel est guidé le piston de pompe, ou piston de distribution 1. La construction et le mode de réalisation du piston de distribution 1 et des parties compo- santes qui l'entourent, y compris l'alésage et autres, peuvent être réalisées, pour l'opération d'injection proprement dite d'une façon connue et par suite quelconque; le piston de dis- tribution 1 comporte de toute façon, un alésage axial 22 qui le traverse, et qui débouche en haut, donc dans la section terminale qui se trouve à droite dans le plan du dessin, dans 2490726 la chambre de travail de la pompe, la chambre de l'élément cylindrique ou la chambre à haute pression 3. De l'alésage axial 22 partent latéralement des perforations 23, 24 quelconques, qui sont des perçages d'arrivée du carburant à fournir, ou des perçages de commande de sortie, qui envoient le carburant, par une conduite sous pression 43 qui n'est indiquée que schémati- quement, aux buses d'injection qui ne sont pas représentées. De préférence, il s'agit dans la pompe d'injection de distribution représentée dans les figures 1, 2 et 3, d'un système d'injection associé à un moteur à combustion interne à huit cylindres, l'invention traitant seulement du domaine partiel qui a pour objet l'arrêt du moteur qui commande de façon arbitraire la chambre à haute pression 3 de la pompe d'injection. On indiquera encore simplement, en se référant à l'opération d'injection proprement dite, que le piston 1 de la pompe peut s'effectuer comme habituellement, 'un mouvement de course rotative par exemple sous l'effet de la commande d'un disque à cames, qui peut tourner sur des rouleaux, et qui transforme supplémentai- rement le mouvement de rotation d'un arbre moteur en un mouve- ment d'élément approprié. Sur le piston 1 de distribution, il est monté, coulissant et mobile, un élément cylindrique ou cylindre annu- laire 2. La chambre à haute pression 3 est fermée hermétiquement vers le haut par un obturateur 4, qui est maintenu immobile. L'obturateur 4 sert en même temps à guider le cylindre annulaire 2 et est de son côté monté d'une façon quelconque et maintenu, dans le carter 20 ou dans un cylindre de pompe 42, ou comme le montre la figure 1, dans un autre carter d'électro-aimant, dans la position représentée par la figure 1, à l'aide d'un ressort 10. Le carter 8 d'électro-aimant forme une partie de la pompe d'injection de distribution et est fixé par exemple sur le carter 20. Il sert à la continuation du déplacement vers le bas du cylindre annulaire 2 que l'on expliquera plus loin. Pour la fixation de l'obturateur 4 sur le carter d'électro- aimant 8, le ressort 10 peut être réalisé sous la forme d'un ressortcuvette qui s'appuie d'un côté sur un collet annulaire du carter 8 d'électro-aimant, et d'autre part sur un collet annulaire, ou une bague de sureté 26 appropriée sur l'obturateur 4, serrant ce dernier axialement contre un épaulement annulaire 27 du carter de l'électro-aimant, et assurant aussi radialement. 6 2490726 L'obturateur 4-est en conséquence maintenu dans sa position par la pression hydraulique régnant dans la chambre à haute pression, de sorte qu'on est assuré que le cylindre annulaire 2 est monté sous équilibre de la pression, et qu'il est simplement poussé vers le haut par un ressort 5 contre un autre épaulement 7 du carter de l'électro-aimant. Le ressort 5 s'appuie ici, d'une part sur un collet annulaire 28 du cylindre de pompe 42, et d'autre part, sur un collet annulaire ou une bague de sureté 29 placée sur le cylindre annulaire 2. Le carter d'électro-aimant 8 reçoit un dispositif de coupure de courant magnétique, qui dans l'exemple de réalisation illustré est réalisé sous la forme d'un électro-aimant de poussée '18 comportant une bobine 30 et un induit 17. Quand on envoie une tension électrique à cet électroaimadnt,.il attire son induit 17 dans la direction de la flèche A, de sorte qu'un poussoir 16 de l'induit, en forme de goujon, subit un déplacement dans la direction du piston de distribution 1. Le goujon 16 relié à l'induit 17 de l'électro-aimant est guidé dans une per- foration 31 de l'obturateur 4, qui se transforme, dans la zone d'un organe ou d'une broche transversale 15, en un trou oblong 13, qui est ouvert, comme le montre le dessin détaillé de la figure la, des jeux côtés vers l'extérieur pour guider la broche transversale 15. Ainsi, la broche transversale 15 est montée mobile sous l'effet du poussoir ou goujon 16; elle s'appuie d'un côté en 32 sur un épaulement du cylindre annulaire, de l'autre côté sur un évidement 33 approprié du goujon 16. On obtient ainsi le mode de fonctionnement suivant * en position normale de marche, le cylindre annulaire ou élément cylindrique est maintenu par le ressort 5 dans la position illustrée, dans laquelle la perforation transversale ou de décharge 9 est fermée par rapport à la chambre de haute pression 3, et est notamment couverte par la paroi de l'obturateur 4. La chambre à haute pression 3 est par suite étanche et la pompe s'effectue normalement l'injection. Pour l'arrêt, ou quand est atteinte une vitesse de rotation prescrite, il est envoyé, par un dispositif de commutation électrique qui n'est pas représenté, une tension à la bobine 30 de l'électro-aimant, de sorte que l'induit 17 est attiré, et que le goujon 16, ainsi que la broche transversale sont 7 249072 sont poussés vers la gauche dans le plan du dessin. La broche transversale 15 entraine ici avec elle le cylindre annulaire 2, de sorte que la perforation 9 de décharge assure l'ouverture de la chambre 3 à haute pression de sorte que cettf chambre se décharge et que l'injection est suspendue. Le moteur s'arrête alors, ou, si la commande de l'électroaimant 18 est seulement momentané (arrivée à la vitesse de rotation limite), change de réglage jusqu'à retomber en-dessous de cette vitesse limite. Des montages, qui, dans un moteur à combusti( interne, produisent, quand est atteinte une vitesse de rotatioi limite prescrite, une tension suffisante dans l'exemple de réalisation représenté, pour commander l'électro-aimant 18, soi en eux-mêmes connus; ils peuvent par exemple comporter, comme le montre la représentation de la figure lb, un amplificateur (amplificateur d'opération 33), à qui il est fourni, à une enti 33a une tension de comparaison constante, et à l'autre entrée 33b une tension croissant avec l'augmentation de la vitesse de rotation, de sorte que l'amplificateur d'opération assure le passage du courant, quand la tension de comparaison constante correspondant à la vitesse de rotation limite est atteinte à son autre entrée. On peut monter encore un transformateur de puissance 34 à la suite de l'amplification d'opération 33; la tension augmentant constamment avec la vitesse de rotation peut être obtenue, par exemple, à l'aide d'un disque denté qui agit sur une culasse, qui porte au moins une bobine d'inductio de sorte qu'il se produit un signal électrique de vitesse de rotation dans cette dernière. Le disque denté est indiqué par dans la figure lb, et la culasse avec la bobine d'induction par 36. Les impulsions induites ici dans la bobine d'induction peuvent être cumulées, ou l'amplitude de la tension devenant plus forte avec l'augmentation de la vitesse de rotation peut être évaluée par une méthode analogique et être utilisée pour commander l'électro-aimant 18. Si l'arrêt doit s'effectuer quand l'électro- aimant est sans courant, comme il est indiqué en 3a dans la figure 3 avec plus de précision, il est simplement nécessaire de placer, à la suite de la chaine d'amplification 33, 34, un inverseur destiné à la commande de l'électro-aimant, ou de concevoir l'amplificateur d'opération 33 de façon telle que sc 8 2490726 signal de sortie arrive au potentiel zéro quand la vitesse de rotation limite est atteinte (interversion des raccords d'entrée de la tension de référence et de la tension de commandeur Le mode de réalisation de la figure 2 et 2a représente une variante de la construction dans laquelle le ressort de poussée est monté, de même seulement pour arrêter le moteur. La manoeuvre du cylindre annulaire 2 avec sa perfo- ration 9 de décharge, (celle-ci s'ouvre d'ailleurs sur une chambre annulaire 37 libre par une perforation 38 oblique avec retour à la chambre d'aspiration de la pomp4equi n'est pas représentée) s'opère dans ce mode de réalisation au moyen d'un étrier 39 en forme de U formant culasse, qui est actionné par le poussoir ou goujon 16 de l4induit 17 de l'électro-aimant. Dans cet exemple de réalisation, le cylindre annulaire 2 est aussi soumis à des pressions équilibrées et est monté mobile sur le piston de distribution 1 ainsi que sur l'obturateur 4'. L'ob'turateur 4' reste librement centrable en un point moyen, quand le carter 8' de l'électro-aimant'est réalisé élargi, au moyen d'une butée sur une plaque supplémentaire 40, qui repose au ras d'un épaulement 41 du carter 8'. Sur cette plaque d'appui s'applique centralement un élargissement 4a' supérieur, en forme de champignon, de l'obturateur 4' qui est légèrement bombé vers le haut, de sorte que l'obturateur 4' reçoit son centrage final du piston de distribution 1, par l'intermédiaire du cylindre annulaire 2. La plaque d'appui 40, de même que le champignon 4a', sont traversés des deux côtés par les deux branches de l'étrier de manoeuvre 39, qui est guidé dans des échancrures latérales appropriées de la plaque d'appui 40 et du champignon 4a' de l'obturateur. Les extrémités des branches sont également bombées, comme le montre la figure 2a en 42, et s'appliquent des deux côtés sur la surface supérieure annulaire du cylindre 2. Ici aussi, l'obturateur 4' est poussé vers le haut au moyen d'un ressort 10' et ainsi est serré contre la plaque d'appui 40. Le ressort 10' s'appuie sur un collet intérieur du carter 8' de l'électro-aimant, celui-ci attire son induit 17, et le cylindre annulaire 2 subit par l'intermédiaire du poussoir 16 et de l'étrier- 39, une poussée vers la gauche dans le plan du dessin, de sorte que le perçage de décharge 9 arrive au ras de la chambre de haute pression 3 et commande l'ouverture de cette dernière, de sorte que le moteur s'arrête, l'opération d'injection étant de toute façon interrompue. On se rend compte d'ailleurs que, comme on l'a exposé plus haut déjà en se référant au schéma-bloc électrique de la figure lb, l'arrêt du moteur peut aussi s'effectuer quand l'électro-aimant-est sans courant, ou pour mieux dire, devient dépourvu de courant, ce qui peut avoir l'avantage qu'en cas de perturbation de l'alimentation électrique, par interruption ou autre, on empêche toute détérioration, car dans ce cas, l'injectior est toujours interrompue. Ce mode de réalisation convient, par suite, aussi particulièrement bien, comme sécurité contre un excès de vitesse de rotation. Dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 3a, qui, par sa forme et son principe se rapproche de l'exemple de réalisation de la figure 1, avec une broche transver- sale 15, et l'obturateur 4 traversé centralement par le goujon de l'induit 60 et comportant un trou oblong 13, la perforation de décharge 21 du cylindre annulaire 2' se trouve en-dessous de la chambre à haute pression 3 ou, dans le plan du dessin de la figure 3 à gauche de cette chambre. L'électro-aimant 18 est connecté en permanence et pousse le cylindre annulaire 2', contre l'action de son ressort 20 de tension, dans la position représentée dans la figure, dans laquelle la perforation de décharge 21 se trouve toujours, sûrement, en-dessous de la chambre à haute pression 3. Le ressort 20 est par suite tendu et la perforation 21 est fermée. Pour arrêter le moteur ou pour empêcher un excès de la vitesse de rotation, le circuit du courant qui va à l'électro-aimant est interrompu, à la suite de quoi le ressort 20 pousse le cylindre annulaire ou élément cylindrique vers la droite, et la perforation de décharge 21 arrive, comme il est représenté en 21' dans la figure 3a, dans la zone de la chambre à haute pression 3, de sorte que cette dernière est ouverte. L'injection est alors suspendue et le moteur s'arrête. 2490726 REVENDICATIONS ) Dispositif d'arrêt ou de sureté contre les excès de vitesse de rotation pour les pompes d'in- jection de carburant des moteurs à combustion interne, dans lequel une partie haute pression de la pompe est reliée avec une partie basse pression par un organe de commande qui peut être manoeuvré par un électroaimant, caractérisé en ce que l'on associe au piston (1) de distribution un cylindre annulaire (2, 2'), monté mobile, comportant un alésage de décharge (9, 21) de la chambre à haute pression (3) de la pompe, et qu'un organe de manoeuvre (16, 15, 39) d'un électro-aimant (18), qui agit sur le cylindre annulaire (2, 2') est guidé, en étant soulagé de la pression le long d'un obturateur (4, 4') qui ferme hermé- tiquement la chambre (3) à haute pression. 2' ) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (4) présente un perçage central de passage pour le poussoir (16) de l'électro-aimant (18) de piussée, qui se transforme en un trou oblong correspon- dant à la course du cylindre annulaire (2) et dans laquelle est guidée par le poussoir (16), une broche transversale (15), qui s'appuie sur le cylindre annulaire (2). 3 ) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le cylindre annulaire (2') est maintenu dans un état normal de fonctionnement par un ressort (5) en appui sur une butée (25), de façon telle que le perçage de décharge (9) se trouve toujours au dessus de la chambre à haute pression (3), formée entre l'obturateur (4) et le piston de distribution (1). 4 ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (4) est maintenu immobile en appui sur une butée (27) par un ressort (10) et que la butée de l'obturateur (4), ainsi que celle du cylindre annulaire (2) est formée par un carter (8) de l'électro- aimant, qui reçoit la bobine de cet aimant (électro-aimant de poussée 18), et présente une perforation de passage pour le poussoir (16) actionné par l'induit (17). ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'obturateur (4') s'appuie, par une tête (4a') bombée, en forme de champignon sous la poussée d'un ressort, sur une plaque d'appui (40) qui est main il 24907 est maintenue dans un épaulement (41) du carter de l'électro- aimant (8'), et que l'obturateur (4') et la plaque d'appui (41 sont embrassés de l'extérieur, et sont franchis par les branc] d'un étrier de manoeuvre (39) qui est relié avec le poussoir de l'électro-aimant, et s'appuie sur le cylindre annulaire (2 pour assurer un mouvement de déplacement. ) Dispositif suivant l'une quelconqi des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la perforation de décharge (21) du cylindre annulaire (2') est disposée, si l'on regarde de l'électro-aimant, en dessous de la chambre (3: à haute pression, de telle façon que la chambre (3) à haute pression n'est fermée par rapport au perçage de décharge (21) du cylindre annulaire (2') que si l'électroaimant est excité durablement, et que si l'électro-aimant est privé de courant, le ressort de tension (20) du cylindre annulaire (2') amène le perçage (21) de décharge dans la zone de la chambre à haute pression. 7 ) Dispositif suivant l'une quelconqt des revendications 1 à 6, cairactérisé en ce que l'on fait parvenir à l'électro-aimant (18) pour la sureté du moteur coni les excès de vitesse de rotation, un signal de commande en rapport avec cette vitesse de rotation, de façon telle que la mise en action (figureBl et 2) ou la cessation de l'action (figure 3) de l'électro-aimant, s'effectuent quand le moteur e combustion interne atteint une vitesse de rotation limite prescrite.