Brevet FR2497287A1 — publié le 19820702

249728? Pompe à distributeur pour l'injection de combustible dans les moteurs à combustion interne. La présente invention concerne une pompe d'injec- tion à distributeur pour/'alimentation en combustible d'un moteur à combustion interne. Cette pompe d'injection com- prend un piston doté d'un mouvement alternatif et rotatif coopérant avec un petit cylindre et formant avec ce dernier une chambre de compression pour déterminer, en correspon- dance avec l'ouverture d'orifices appropriés, l'action d'aspiration du combustible et de distribution de celui-ci aux injecteurs associés aux différents cylindres du moteur. Le réglage de la quantité de combustible injectée est opéré de son côté, d'une manière connue, par un anneau cylindrique qui, en glissant sur une portion de la surface externe du piston, provoque l'ouverture d'un ou plusieurs orifices d'évacuation vers une chambre à basse pression. Il est prévu, sur la surface cylindrique du piston, un ensemble de canaux et de cannelures capables d'opérer, à tout moment du cycle opératoire de la pompe, un effet de nivellement de la pression du fluide contenu dans la por- tion initiale des tubulures de refoulement, à la valeur de la pression d'alimentation de la culasse hydraulique au début du fonctionnement de la pompe. La présente invention a pour objet de réaliser, au début du refoulement, l'égalité des conditions de pres- sion du combustible contenu dans les différentes tubulures de refoulement reliées aux différents cylindres du moteur, tout cela afin d'avoir la plus grande uniformité possible dans la quantité de liquide injecté aux différents cylin- dres. Cette uniformité apparaît en effet fondamentale pour obtenir un fonctionnement équilibré du moteur, surtout dans des conditions minimales. Dans une solution connue, ce but est atteint en reliant successivement les différentes tubulures de refou- lement à la chambre d'alimentation au moyen de canalisations faisant partie également du circuit d'injection du combus- tible. -2- Cette solution permet de niveler la pression rési- duelle, restée dans les tubulures de refoulement au terme de la précédente injection, à la valeur de la pression d'alimentation, mais elle présente deux sortes d'inconvé- nients. Le premier est d'augmenter les volumes morts du liquide soumis à là haute pression et de rendre ainsi plus difficile le contrôle du rythme d'injection et de la quan- tité de combustible injecté, surtout aux débits réduits. Le second inconvénient consiste dans la nécessité de n'opérer la liaison auxiliaire entre tubulures de refou- lement et chambre d'alimentation que pendant la phase d'as- piration de la pompe. Cela limite considérablement le temps disponible pour le nivellement des pressiorsrésiduelles à la valeur de la pression d'alimentation. La présente invention vise à remédier auxdits inconvénients de la technique antérieure en maintenant li- mités les volumes nuisibles dans la chambre de pompage pour réaliser une bonne volumétrie même aux petits débits et en augmentant suffisamment les temps durant lesquels les tu- bulures de refoulement sont en communication avec la zone de la culasse hydraulique à la pression d'alimentation. L'invention a aussi pour but de réaliser une pompe qui permette d'identifier avec précision la position axiale du piston à laquelle a débuté le refoulement vers les injecteurs. A cette fin, l'invention prévoit de réaliser une pompe d'injection dotée d'une chambre de pompage dans la- quelle se déplace, animé d'un mouvement alternatif, un piston qui agit par un mouvement rotatif, comme distribu- teur en faisant coopérer, sélectivement et respectivement, au moins une cavité d'alimentation et une cavité de refou- lement avec des tubulures d'alimentation et de refoulement débouchant dans la paroi de la chambre, balayées par ledit piston pour les mettre en communication avec la chambre de pompage. Cette pompe est caractérisée par le fait que sur le même piston sont en outre pratiqués deux canaux circu- 249728: - 3- laires à une certaine distance l'un de l'autre, le premier communiquant avec le cycle du piston, le second se prolon- geant en un creusement du piston en correspondance avec les obturations des tubulures de refoulement, sur la zone de paroi de la chambre balayée par la portion de piston dans laquelle sont pratiqués lesdits canaux débouchant dans un conduit suivant, ce second canal communiquant avec la tubulure d'alimentation de la pompe d'injection, la liaison entre le conduit suivant et ledit premier canal étant limitée à une fraction de la course correspondant au mouvement alternatif du piston. Les caractéristiques de structure et de fonction- nement de l'invention et ses avantages par rapport à la technique connue apparaîtront encore plus clairement à l'examen de la description suivante, donnée à titre d'exem- ple en se référant aux dessins schématiques annexés à la présente description, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe représentant une pompe d'injection réalisée selon les principes de la présente invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe semblable à la figure 2, mais représentant une variante. En référence à la figure 1, le corps 1 représenté sous une forme élémentaire et schématique, d'une pompe d'injection, contient une culasse hydraulique composée du petit cylindre 2,-du piston 3 et de l'anneau de réglage 4. Sur le petit cylindre sont installés divers conduits d'ame- née 5 qui raccordent une chambre annulaire d'alimentation 6, prise sur le corps de la pompe (comme sur la figure), ou sur la périphérie du petit cylindre même, à la cavité cylin- drique intérieure de l'élément de pompage. Sur la surface cylindrique du piston 3 (représenté au point mort inférieur) sont creusées, en correspondance avec sa portion terminale adjacente à la chambre de com- pression 7, une ou plusieurs cavités d'alimentation 8 qui, en raccordant les trous d'amenée 5 avec ladite chambre de -4- compression durant la phase d'aspiration du piston, per- mettent le remplissage de la chambre elle-fême. Le piston 3 est doté, au moyen de mécanismes connus et non représentés sur la figure, d'un mouvement alternatif et rotatif pour déterminer, selon que sont ou non découverts les canaux d'amenée 5 et les canaux de refoulement 9 reliant la culasse hydraulique aux tubulures d'injection 10, l'ac- tion d'aspiration, de pompage et de distribution du combus- tible. Le début du refoulement se produit lorsque, pen- dant la course de compression du piston 3, le bord inférieur du canal circulaire 11, raccordé à la chambre de compres- sion 7 par la cavité transversale 12 et par la cavité lon- gitudinale 13, ferme la portion supérieure de la section d'embouchure de l'orifice ou conduit incliné 14, en empê- chant ainsi le combustible de refluer vers le conduit d'alimentation 5. Dans cette phase, le mouvement rotatif du piston aura déjà causé l'interruption du raccordement entre la cavité, ou les cavités 8, et les conduits 5. Le combustible comprimé dans la chambre de com- pression 7 est distribué aux différels conduits de refou- lement 9 à travers le canal central 13 intérieur au pis- ton 3, le passage transversal 15 et la cavité de distribu- tion 16. Entre les conduits de refoulement 9 et les tubu- lures d'injection 10, associés aux différents cylindres du moteur, est insérée la soupage de contrôle 17. La fin du refoulement se produit, au contraire, lorsque, pendant la course de compression du piston 3, le bord supérieur du canal transversal 18, raccordé au canal central 13, est découvert par la paroi coopérante 19 de l'anneau de réglage 4, ce qui permet le reflux de l'excé- dent de combustible vers la chambre d'évacuation 20. La position axiale de l'anneau 4, gouvernée par un régulateur de type connu, détermine donc la quantité de combustible injectée dans les différents cylindres du moteur à combus- tion interne, par les groupes injecteurs respectifs (non représentés sur la figure). -5- Le piston 3 est pourvu, en outre, à sa surface cylindrique, d'un second canal circulaire 21 relié, d'une manière continue, à la chambre d'alimentation 6 à travers le canal incliné 14 et le conduit d'amenée 5. Du canal circulaire 21 partent, vers le bas, une ou plusieurs cannelures longitudinales 22 (voir aussi la figure 2) qui vont se raccorder avec les conduits de refou- lement 9 pendant une partie de la période o aucun de ces conduits n'est intéressé à la phase d'injection. Ce raccor- dement permet de niveler la valeur de la pression résiduel- le du combustible contenu, à la fin de chaque injection, dans les conduits de refoulement 9 sur leur portion comprise entre le piston 3 et la soupape 17, à la valeur de la pres- sion d'alimentation. Ce nivellement à une unique valeur de pression permet une meilleure uniformité entre les diffé- rents cylindres quant à la quantité de combustible injecté. Une seconde version (figure 3) de l'invention pré- voit que la portion terminale inférieure d'une unique can- nelure de nivellement 22 débouche dans un canal 23 s'éten- dant sur un arc de cercle tel qu'il permette le raccorde- ment simultané à au moins deux conduits de refoulement 9 non intéressés à la phase d'injection. Cette seconde ver- sion permet des temps de nivellement plus longs que la première version. Une pompe d'alimentation 24 pourvoit à l'envoi de combustible à la pompe d'injection en le prélevant dans le réservoir 25. La pression d'alimentation est déterminée par le tarage de la soupape de reflux 26. Entre la tuyauterie d'alimentation 27 et la cham- bre 6 est inséré un électro-aimant 28 logé dans le corps de la pompe qui a pour rôle d'interrompre l'afflux du com- bustible à la culasse hydraulique lorsqu'on veut arrfter le moteur à combustion interne. Cette électro-soupape étant du type normalement fermé, l'alimentation en combustible de la chambre 6 n'est possible que lorsqu'il y a une tension électrique aux bor- nes de l'électro-soupape. Pour cette raison, l'électro- -6- soupape 28 est habituellement reliée à l'interrupteur du tableau électrique du véhicule. - Afin d'accélérer, après avoir actionné la commande électrique d'arrêt, la vidange de la chambre d'alimentation 6 et des conduits qui sont reliés à elle, et, partant, de réduire au minimum les temps de retard dans l'arrêt effec- tif du moteur, la pression de la chambre d'évacuation 20 est maintenue, au moyen du gicleur d'afflux 29 et de la soupape de reflux 30, à une valeur sensiblement inférieure à celle de la pression d'alimentation. L'opération de transvasement entre la chambre d'alimentation 6 et la chambre d'évacuation 20 sera effec- tuée sur toute la portion de la course du piston 3 durant laquelle la surface 19 de l'anneau de réglage 4 laissera découvert le bord supérieur du canal transversal 18. Le combustible contenu dans la chambre de déchar- gement 20 sert aussi à opérer une action de graissage des groupes mécaniques (non représentés ici) logés dans la même chambre. Le but de l'invention est donc atteint en séparant complètement le circuit de nivellement des pressions du circuit d'injection. Cela permet, outre une réduction des volumes nuisibles soumis à la pression d'injection, l'in- dépendance de phase entre l'opération de nivellement et le cycle opératoire de l'élément de pompage. Il est en outre possible de réaliser des formes de la cavité de nivellement (voir par exemple la figure 3) qui permettent une prolonga- tion notable des temps de raccordement avec la chambre d'alimentation et la simultanéité de l'action sur plusieurs conduits de refoulement. En outre, le canal incliné 14, reliant la chambre d'alimentation en combustible à la surface intérieure du logement du piston, exerce deux fonctions: 1. le raccordement, durant toute la course du pis- tin, de la chambre d'alimentation 6 au petit canal circu- laire 21 d'o partent les cavités longitudinales de nivel- lement. Ce raccordement du type continu permet d'opérer 24972i -7- le nivellement de la pression dans les conduits de re- foulement à tout instant quelconque du temps durant lequel chacun de ces conduits n'apparaît pas directement intéressé à la phase d'injection. 2. le raccordement, durant la première portion de la course de compression du piston, de la chambre de compression 7 avec la chambre d'alimentation 6, ce qui permet le reflux du combustible comprimé vers les conduits d'alimentation. Le raccordement entre les deux chambres s'effectue à travers le canal longitudinal 13, le petit canal transversal 12, le petit canal circulaire Il et, précisément, le canal incliné 14. Ce raccordement s'in- terrompt lorsque le bord supérieur du petit collier 31 (compris entre les deux canaux circulaires 11 et 21) obture, durant la course de compression, la portion supérieure de la section o débouche le canal incliné 14 à l'intérieur du cylindre. Cet événement détermine en conséquence le début de la phase de refoulement du combustible vers les injecteurs. Il ressort de ce qui vient d'être décrit que, le début du refoulement étant déterminé exclusivement par le mouvement axial de l'élément de pompage (sans être par con- séquent influencé par le mouvement rotatif de cet élément), tout se maintiendra constant pour tous les conduits d'in- jection avec des avantages considérables sur la précision dans les phases du fonctionnement et dans les quantités injectées pour les différents cylindres. REVENDICATIONS 1. Pompe d'injection du type comprenant une chambre de pompage dans laquelle se déplace, animé d'un mouvement alternatif, un piston qui, par un mouvement rotatif, agit comme distributeur en faisant coopérer au moins une cavité d'alimentation et une cavité de refoulement, d'une manière sélective, et respectivement, avec des conduits d'alimen- tation et de refoulement qui débouchent dans la paroi de la chambre et sont balayés par ledit piston afin d'Otre mis en communication avec la chambre de pompage, et carac- térisée en ce que le piston comporte, en outre, à sa cir- conférence, deux canaux situés à une distance appropriée l'un de l'autre, le premier communiquant avec le cycle du piston, le second se prolongeant dans un creusement du piston correspondant- aux embouchures des conduits de re- foulement, dans la zone de la paroi balayée par la portion de piston o se trouvent ces canaux débouchant dans un con- duit suivant, le second canal précité communiquant avec le conduit d'alimentation de la pompe d'injection, le raccor- dement entre ledit conduit suivant et ledit premier con- duit étant limité à une fraction de la course correspondant au mouvement alternatif du piston. 2. Pompe d'injection suivant la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits canaux sont disposés sur le piston, dans une position intermédiaire entre les cavi- tés d'alimentation et de refoulement. 3. Pompe d'injection suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'au creusement précité du pis- ton, qui prolonge le second canal circonférentie.l jusqu'aux embouchures des conduits de refoulement, sont ajoutés un ou plusieurs creusements à la circonférence du piston, à une distance appropriée par rapport au premier creusement, lesquels forment également des prolongements du second canal circonférentiel jusqu'à la zone de paroi dans la- quelle débouchent les conduits de refoulement. -9- 4. Pompe d'injection suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le creusement du piston, pro- longeant le second canal circonférentiel précité jusqu'aux embouchures des conduits de refoulement, débouche dans un canal transversal s'étendant sur un arc de cercle tel qu'il permette le raccordement simultané d'au moins deux conduits de refoulement et présentant une largeur telle qu'elle permette ce raccordement desdits conduits de refoulement, durant toute la course correspondant au mouvement alterna- tif du piston.