Brevet FR2487434A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un dispositif de pompage et d'injection pour réaliser,à la fois,le dosage et l'injection de combus- tible dans un moteur à combustion interne. On connaît déjà, en particulier par la communication " Simu- lation of the Cummins Diesel Injection System" de Andrew ROSSELLI et Pat BAGDLEY, à la Society of Automotive Engineers (No 710 570), un injec- teur de combustible comportant un corps d'injecteur ayant un alésage axial dont le fond est percé d'au moins un orifice d'injection du com- bustible. Un conduit d'admission de combustible sous pression débouche dans le fond de cet alésage. Un plongeur ou pointeau coulisse dans cet alésage entre une première position dans laquelle ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une seconde position atteinte en fin d'injection, dans laquelle l'extrémité du plongeur obture les orifices d'injection du combustible. Les déplacements du plongeur sont assures par un ensemble de came, poussoir, culbuteur et ressort de rappel. Avec un tel injecteur, la charge de combustible injectée est réglée en dosant la quantité de combustible admise dans l'alésage 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 de refoulement de combustible en se déplaçant de la première vers la seconde position. Dans ce but, l'orifice d'admission du combustible est alimenté à 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 pression d'alimentation et la durée de la période de dosage qui est inversement proportionnelle au régime de rotation, d'o l'appellation "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 injec- teurs sur un moteur multicylindrique compte-tenu de l'importance du calibrage de l'orifice d'admission du combustible à chaque injecteur, et d'autre partdans le mode de régulation de l'injection, c'est-à-dire un asservissement 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 en réalisant un dispositif de pompage et d'injection pour moteur à combustion interne, comportant un corps pourvu d'un alé- sage dont le fond communique avec au moins un orifice d'injection du combustible, au moins un conduit d'admission du combustible débouchant dans l'alésage par un orifice d'alimentation, ce conduit étant relié à une source de combustible sous pression, un piston coulissant dans l'alésage entre deux positions extrêmes, l'extrémité du piston obturant l'orifice d'injection dans la première position et étant écarté du fond de l'alésage dans la seconde position et, pour injecter une quantité déterminée de combustible, des moyens de dosage comprenant a) au moins une rainure d'alimentation ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du côté de l'orifice d'injection, cette rainure communiquant périodiquement avec l'orifice d'alimentation lors du déplacement du piston et étant limitée par au moins un c8té incliné par rapport à l'axe du piston, la position de ce côté incliné par rapport à l'orifice d'alimentation commandant l'injec- tion de combustible, et b) des moyens de réglage de l'intervalle angulaire entre l'orifice d'alimentation et le côté incliné de la rainure. Selon une première variante de réalisation,les moyens de dosage comportent en outre a) un conduit de refoulement du combustible débouchant dans l'alésage par un orifice d'évacuation, et b) au moins une rainure d'échappement ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du côté de l'orifice d'injection, cette rainure d'échappement communiquant périodiquement avec l'orifice d'évacuation, une fraction du temps au moins pendant lequel l'orifice d'alimentation communique avec la rainure d'alimentation, cette rainure d'échappement étant limitée par un côté incliné par rapport à l'axe du piston, l'injection du combustible étant effective lorsque le piston se rapproche de sa première position et que les orifices dvali- mentation et d'évacuation sont simultanément masqués. Selon une deuxième variante de réalisation combinable à l'une ou l'autre des deux réalisations précédentes, les moyens de dosage comportent également: a) un second conduit d'admission débouchant dans l'alésage par un second orifice d'alimentation, ce conduit recevant le combustible sous pression délivré par la source de combustible à travers un clapet antiretour, et b) une seconde rainure d'alimentation ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du c8té de l'orifice d'injection, cette seconde rainure d'admission communiquant en perma- nence avec le second orifice d'alimentation. L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description de modes parti- culiers de réalisation, illustrée par les figures annexées parmi les- quelles: - la figure 1 représente schématiquement et en coupe le dispositif selon l'invention dans la position de fin d'injection, - la figure 1A montre partiellement le même dispositif, le plongeur étant écarté des orifices d'injection, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective de l'extrémité du piston en place dans le corps du dispositif, - la figure 4 est une vue développée des rainures, - les figures 5 à 9 montrent, en vues développées, les positions relatives des orifices d'alimentation et d'évacuation par rapport aux rainures d'alimentation et d'échappement, pendant un cycle de fonctionnement du dispositif, et - les figures 10 à 13 illustrent des variantes de réalisation. Le dispositif de pompage et d'injection, représenté schémati- quement en coupe verticale sur la figure 1, comporte un corps 1 dans lequel est usiné un alésage 2. L'extrémité 3 du corps est percée d'au moins un orifice d'injection 4 qui communique avec l'alésage 2.- Dans le corps est également réalisé un conduit d'admission qui débouche dans l'alésage 2 par un orifice d'alimentation 6. Le conduit 5 est relié par une canalisation 7 à une source d'alimentation en combus- tible sous pression (non représentée). Un conduit de refoulement 8,ménagé dans le corps 1,débouche par un orifice d'évacuation 9 dans l'alésage 2. Ce conduit 8 est raccordé par une canalisation de retour 10 à la source d'alimentation en combus- tible. Un piston 11, par exemple du type pointeau, coulisse dans l'alésage 2. Une came profilée 12, entraînée en rotation, assure les déplacements du piston 11 contre l'action de moyens de rappel constitués ici par un ressort 13 qui prend appui d'une part sur un chapeau 14 soli- daire du corps 1 et d'autre part sur une coupelle 15 en butée contre un épaulement 16 du piston 11. Le piston 1il se déplace ainsi axialement dans l'alésage 2 entre une première position (fig. 1) o il s'applique contre le fond de l'alésage 2 et interromptla communication de cet alésage avec les con- duits d'injection 4, et une seconde position (fig. 1A) o il est écarté du fond de l'alésage 2. Le piston 11 peut être entraîné en rotation autour de son axe pour une biellette 17 dont l'extrémité 17a (fig. 2) est actionnée par un étrier 18 solidaire d'une tringlerie 19 commandée directement ou indi- rectement par la pédale d'accélérateur du moteur. L'étrier 18 est allongé dans une direction parallèle à l'axe de l'alésage 2 pour permettre les déplacements axiaux du piston 11. Le piston 11 porte une rainure d'alimentation 20 et une rai- nure d'échappement 21 représentées en perspective sur la figure 3, ces rainures débouchent à l'extrémité du piston 11 située du coté des ori- fices d'injection 4. Dans le cas représenté à la figure 4, qui montre l'une de ces rainures en vue développée, on peut voir que cette rainure a un c8té 20a incliné par rapport à l'axe du pointeau 11 et un coté 20b tel que, dans la deuxième position (fig. 1A) du pointeau, les rainures 20 et 21 com- muniquent respectivement avec les orifices 6 et 9. Le fonctionnement du dispositif de pompage et d'injection est illustré schématiquement sur les figures 5 à 9, en considérant que le calage angulaire 0 du piston 11, réglé comme indiqué plus haut par la biellette 17, reste constant pendant un cycle de fonctionnement et en supposant que la canalisation 10 est reliée par un circuit de retour du combustible à la source de combustible et que les positions relatives des orifices 6 et 9 par rapport aux rainures 20 et 21 sont identiques. On suppose de plus que le piston 11 est dans sa première posi- tion correspondant à celle de la figure 1o Dans ces conditions, comme on le voit sur la figure 5, les rainures 20 et 21 ne communiquent pas avec les orifices 6 et 19. Une rotation de la came 12 dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 1 et l'action du ressort 13 provoquent un déplacement axial du piston 11. Après un déplacement C1 les orifices 6 et 9 rencon- trent les côtés inclinés 20a et 21a des rainures 20 et 21 (fig. 6). Dès lors, et pendant un déplacement C2 du piston 11, les orifices 6 et 9 communiquent avec les rainures 20 et 21. Le combustible sous pression pénètre dans la rainure 20 par l'orifice 6, puis s'écoule dans l'alésage 2, dans la rainure 21 et ressort par l'orifice 9, comme le montrent les flèches de la figure 3. Quand les rainures 20 et 21 ont atteint la deuxième position extrême (figures 1A et 7), le mouvement du piston 11 s'inverse. Sous l'action de la came 12 il effectue un déplacement C3 (fig. 8) au bout duquel les orifices 6 et 9 masqués par le piston ne sont plus en communication avec les rainures 20 et 21. De manière sim- plifiée, c'est à cet instant que débute l'injection du combustible à travers les orifices 4. Cette injection s'effectue pendant le déplace- ment C4 du piston 11 (fig, 9) qui revient alors dans sa première posi- tion (fig. 5) On voit de ce qui précède que la quantité de combustible in- jectée dans les cylindres du moteur dépend du décalage angulaire e des rainures 20 et 21 et des orifices 6 et 9. - Des variantes pourront être réalisées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, il sera possible de relier les canalisations T et 10 en parallèle sur l'arrivée de combustible sous pression ou encore supprimer le conduit 8 et la rainure correspondante 9, l'alimentation en combustible s'effectuant par l'intermédiaire de la seule canalisationT. On pourra également donner aux c8tés 20a et 21a des rainures et 21 des inclinaisons différentes comme le montre, en vue développée, la figure 10. Selon une variante schématisée sur les figures 11 et 12, l'orifice 9 et la rainure 21 sont remplacés par un second orifice d'ali- mentation 6' relié à l'alimentation de combustible par un clapet anti- retour 22 (fig. 12) et par une rainure 20' dont le profil estl (fig. 11) qu'elle reste en permanence en communication avec l'orifice 6'. Ainsi, le remplissage de l'alésage 2 débute dès que le piston 11 s'éloigne de sa première position représente sur le figure 12. Selon une autre variante schématisée sur la figure 13 qui est une vue développée du piston 11, on combine les modes de réalisation des figures 1 et 11, c'est-à-dire que le dispositif est pourvu de deux rainures d'admission 6 et 6' correspondant à deux rainures d'alimenta- tion 20 et 20', la seconde restant en permanence en communication avec l'orifice 6' alimenté en combustible à travers un clapet anti-retour, un orifice d'évacuation 9 communiquant périodiquement avec la rainure d'échappement 21. Dans les modes de réalisation présentés ci-dessus, mettant en oeuvre plusieurs orifices débouchant dans l'alésage 2 et des rainures correspondantes portées par le piston 11, il sera possible de les dis- poser à des niveaux différents du dispositif. R E V E N D I C A T I O N S 1. - Dispositif de pompage et d'injection pour moteur à combustion interne, comportant un corps pourvu d'un alésage dont le fond communique avec au moins un orifice d'injection du combustible, au moins un conduit d'admission du combustible débouchant dans l'alésage par un orifice d'alimentation, ce conduit étant relié à une source de combustible sous pression, un piston coulissant dans l'alésage entre une première position extrême o il obture l'orifice d'injection et une seconde position extrê- me o il est écarté du fond de l'alésage, et des moyens de dosage per- mettant d'injecter une quantité déterminée de combustible, caractérisé en ce ce que ces moyens de dosage comportent: a) au moins une rainure d'alimentation ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du côté de l'orifice d'injection, cette rainure communiquant périodiquement avec l'orifice d'alimentation lors du déplacement du piston et ayant au moins un coté incliné par rapport à l'axe du piston dont la position par rapport à l'orifice d'alimentation commande l'injection de combustible, b) des moyens de réglage de l'intervalle angulaire entre l'orifice d'alimentation et le côté incliné de la rainure. 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de l'intervalle angulaire sont adaptés à pro- voquer la rotation du piston autour de -son axe en fonction de la com- mande d'accélération du moteur. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dosage comportent a) un conduit de refoulement du combustible débouchant dans l'alésage par un orifice d'évacuation, b) au moins une rainure d'échappement ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du côté de l'orifice d'injection, cette rainure d'échappement communiquant périodiquement avec l'orifice d'évacuation une fraction du temps au moins pendant lequel l'orifice d'alimentation communique avec la rainure d'alimentation, cette rainure d'échappement étant limitée par un côté incliné par rapport à l'axe du piston, l'injection du combustible étant effective lorsque les orifices d'alimentation et d'évacuation sont simultanément obturés par la paroi du piston. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les côtés inclinés des rainures d'alimentation et d'échappement ont une même inclinaison par rapport à l'axe du piston et en ce que les positions de l'orifice d'alimentation et de l'orifice d'évacuation, respectivement par rapport à la rainure d'alimentation et à celle d'échappement sont identiques. 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les c8tés inclinés des rainures d'alimentation et d'échappement ont des inclinaisons différentes par rapport à l'axe du piston. 6. - Dispositif selon une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de dosage comportent: a) un second conduit d'admission débouchant dans l'alésage par un second orifice d'alimentation, ce conduit recevant le combustible sous pression, délivré par la source de combustible, à travers un clapet anti-retour et b) une seconde rainure d'alimentation ménagée dans la paroi du piston et débouchant à l'extrémité de celui-ci située du cûté de l'orifice d'injection, cette seconde rainure d'admission communiquant en permanence avec le second orifice d'alimentation.