Brevet FR2502701A1 — publié le 19821001

La présente invention est relative à un système d'injec- tion destiné à équiper un moteur à combustion interne. On sait que le système d'injection a pour but de doser un com- bustible liquide (notamment un hydrocarbure) avant de l'on- voyer sous pression vers un injecteur. Dans les moteurs Diesel ainsi que dans les moteurs à es- sence du type dit "à injection directe", chaque chambre de combustion est équipée d'un injecteur muni d'une aiguille obturatrice, laquelle se soulève au début de chaque injec- tion, pour ne refermer sur son siège dès que l'injection est terminée. La plupart du temps, l'aiguille-de l'injecteur est sou- mise à la poussée d'un ressort qui tend à la repousser sur son siège, c'est-à-dire à la rappeler en pesition de ferme- ture. A chaque fois que la pompe d'injection, complétée ou non par un distributeur, envoie le combustible# l'onde de pression provoque le soulèvement de l'aiguille d'injecteur. Dès que la pression devient insuffisante en fin d'injection, le ressort de rappel tend à refermer l'aiguille, et il la referme effectivement la plupart du temps. Par contre, il peut arriver que l'aiguille ait tendance à gripper dans le corps d'injecteur, si bien que la poussée de rappel du res- sort devient insuffisante pour refermer l'aiguille. La com- munication reste alors établie entre le corps du porte-injec- tour et la chambre de combustion, ce qui a pour résultat de faire tomber le moteur en panne à plus ou moins brève éché- ance. Cet inconvénient est particulièrement grave dans le cas d'un système d'injection à alimentation à pression cons- tante, car alors l'injecteur grippé ouvert débite du combus- tible en permanence. La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient en réalisant un système de sécurité qui coupe automatique- ment l'alimentation d'un injecteur lorsque celui-ci reste grippé en position d'ouverture. Un dispositif de sécurité selon l'invention, destiné à é- quiper l'injecteur d'un moteur à combustion interne pourvu d' une aiguille normalement animée d'un mouvement de soulève- ment et de retombée, respectivement au début et à la fin de chaque injection, tandis quiune tuyauterie d'alimentation alimente l'injecteur en combustible liquide à la pression d'alimentation, et caractérisé en ce que des moyens distri- buteurs recevant le combustible à la pression d'alimentation, sont prévus sur une partie solidaire de l'aiguille d'injec- teur 4 pour se déplacer devant un orifice fixe du porte-in- jecteur 1 qui communique avec une chambre 13 à piston obtu- rateur pour y admettre du combustible à travers les moyens distributeurs lorsque l'aiguille d'injecteur est en position d'ouverture, cette chambre du piston étant équipée d'un pis- ton différentiel 13,14 coulissant qui, lorsque la pression dans se chambre 13 atteint un seuil prédéterminée se déplace pour venir obturer l'alimentation générale de l'injecteur 2, des moyens temporisée d'établissement de pression étant en- fin prévus sur la chambre 13 du piston obturateur* Ainsi, dès que l'aiguille d'injecteur se soulève, du combustible sous pression commence à pénétrer dans la cham- bre du piston obturateur. Si cette admission ne dépasse pas une durée prédéterminée, définie par les moyens de tempori- sation, la pression dans la chambre du piston obturateur ne dépasse Jamais son seuil de déclenchement, et rien ne se produit s l'injection s'effectue normalement, et elle Cesse dès que l'aiguille se referme" Bien entendu, le seuil de du- rée défini par les moyens de temporisation est choisi pour un temps supérieur à la durée des plus longues injections prévues pour le système, afin de ne giner en aucune façon un processus d'injection normale. Si par contre, l'aiguille de l'injecteur a tendance à rester grippée en position ouverte, la durée s'allonge pen- dant laquelle du combustible sous pression est admis dans la chambre du piston obturateur. Lorsque cette durée dépasse le seuil défini par les moyens de temporisation, la pression devient suffisante derrière le piston obturateur pour le dé- placer et venir automatiquement couper l'alimentation de l'in- jecteur en panne. Cette coupure se maintient aussi longtemps que l'aiguille d'injecteur reste grippée en position ouverte. On évite ainsi toute détérioration grave du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on pré- voit pour les moyens distributeurs équipant l'aiguille d'in- jecteur, une alimentation en combustible indépendante de 1' :3 alimentation qui assure l'injection normale du combustible. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens temporisateurs sont constitués par un orifice cali- bré équipant la chambre du piston obturateur, pour la relier au circuit de décharge du combustible. La chambre de ce pis- ton obturateur est donc alimentée à travers un orifice de section S des moyens distributeurs, et elle est reliée à la décharge par un orifice de section s. Il suffit de calculer les valeurs relatives des sections d'alimentation S et de décharge t pour définir la pression qui s'établit derrière le piston obturateur en cas d'écoulement permanent, c'est- à-dire lorsque l'aiguille de l'injecteur est grippée ouver- te. Le dessin annexé, donné & titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention et les avantages qu'elle procure. Fig. 1 est une vue en coupe frontale d'un injecteur de moteur Diesel équipé selon l'invention. Fig. 2 est une coupe suivantjô/= (Fig.1). Fig. 3 est une coupe en plan suivantifm (Fig. 2). Fig. 4 est une coupe analogue à la figure 2, montrant la position des organes pendant une injection normale. Fig. 5 est une vue analogue aux figures 2 et 4, montrant la position des organes en cas d'incident, l'aiguille d'in- Jecteur étant grippée et en position ouverte. On a représenté sur le dessin, l'ensemble d'un inJecteur et d'un porte-injecteur pour moteur Diesel, équipé d'un dis- positif selon l'invention. A l'intérieur du porte-inJecteur 1 se trouve à la manière connue un injecteur 2 dont l'extrémité comporte des orifices d'injection 3. Derrière ces orifices 3 se trouve un siège d'étanchéité non représenté sur lequel peut venir porter à la manière connue l'extrémité d'une aiguille d'inJecteur 4. La queue 5 de l'aiguille d'inJecteur 4 reçoit un embout 6 derrière le- quel prend appui un ressort de rappel taré 7. L'embout 6 fait partie d'un poussoir 8 qui, selon l'invention, présente une partie cylindrique arrière 9 Jouant le r8le d'un distri- buteur hydraulique. Pendant le fonctionnement du moteur, l'aiguille 4 se sou- lève à chaque injection et il en résulte pour le tiroir 9 un mouvement alternatif de coulissement dans un corps de distributeur fixe 10. Le jeu entre le tiroir 9 et le corps 10 correspond à des tolérances d'usinage courantes sur les systèmes d'injection, pour assurer une étanchéité satisfai- sante au liquide combustible lorsque celui-ci est à la pres- sion habituelle. Le tiroir distributeur 9 comporte une gorge 11qui est sus- ceptible-de se déplacer devant un orifice fixe 12 qui possède une section de passage de valeur S. Cet orifice 12 est pra- tiqué dans le corps 10 et il communique avec une chambre cy- lindrique 13 dans laquelle peut coulisser de façon étanche un piston différentiel comportant une grande section 14 et une petite section 15. Le corps à grosse section 14 de ce piston 14, 15 coulisse dans la chambre cylindrique 13 entre un ressort de rappel 16 et une poussée antagoniste provenant du combustible admis par l'orifice 12. Lorsque la pression dans la chambre 13 est faible ou nulle, le piston- 14 occupe la position de repos illustrée sur la figure 2, ctest-à-dire qu'une butée arrière 17 dont il est pourvu reste en appui contre le fond de la chambre 13, ma- térialisé par un bouchon vissé 18. A l'avant du piston 14, 15, la petite section 15 est celle d'une tige cylindrique coulissant de façon étanche dans un allésage cylindrique fixe 19. Ce dernier est disposé en tra- vers d'un canal d'alimentation 20 que la petite section 15 vient obturer complètement lorsque le piston différentiel 15, 16 occupe la position soulevée illustrée sur la figure 5. Un ajutage 21 à section calibrée s relie par ailleurs la chambre 13 à un circuit de décharge non représenté qui ren- voie le combustible au réservoir. Par ailleurs, la chambre située autour du ressort de rap- pel 16 est reliée elle aussi par un orifice de fuite 22, au circuit de décharge renvoyant le combustible au réservoir. Le canal 20 reçoit à la manière connue le débit principal de combustible provenant de la pompe à haute pression du cir- cuit d'injection. Ce canal 20 communique à la manière habituelle par des perçages tels que 23 prévus dans le corps du porte-injec- tour 1, avec la chambre d'injection non représentée qui se trouve derrière le siège d'étanchéité, à l'extrémité de l1 aiguille 4, pour injecter le combustible dans le moteur par les orifices 3, dès que l'aiguille 4 se soulève. Par ailleurs, la partie arrière du porte- injecteur 1 comporte un perçage axial 24 recevant d'un distributeur hydraulique, du combustible envoyé sous une pression modu- lée à la façon connue. On rappellera que,sur ces systèmes connus - lorsque le combustible situé en 24 est à haute pres- sion, son action sur la section du distributeur 9 l'empor- te et maintient fermée l'aiguille 4, à l'encontre de la pression antagoniste dans les canalisations 20 et 23 - au contraire, lorsque la pression en 24 chute, o'est la pression en 20 et 23 qui devient prépondérante et soulè- ve l'aiguille 4, provoquant ainsi le début d'injection par les orifices 23. Selon l'invention, on prévoit sur l'arrière du tiroir distributeur 9, un perçage 25 qui met on communication la gorge il avec le perçage axial 24. L'ensemble des deux orifices calibrés 12 (section S) et 21 (section 8) constitueun moyen temporisateur pour le fonctionnement duquel on confère à S une valeur supérieure à celle de là Le fonctionnement est le suivant 1 en position de repos, c'est-à-dire entre deux injections, le dispositif occupe la position illustrée sur les figures 1 et 2. La gorge 11 du distributeur 9 se trouve décalée par rapport à l'orifice 12. Par conséquent, la pression régnant en 24 ne parvient pas jusqu'à la chambre 13 du piston dif- férentiel 14,15. Cette chambre 13 est maintenue à la pres- sion de décharge par l'ajutage 21. Le piston différentiel 14,15 est soumis à la seule poussée de son ressort 16, et sa butée 17 reste en appui contre le fond du bouchon 18. Dans ces conditions, le canal d'alimentation 20 n'est pas obturé et le combustible sous haute pression (par exemple aux environs de 1000 bars) alimente en permanence la cana- lisation 23. Celle-ci reste prête à provoquer le soulève- ment de l'aiguille 4 et à déclencher un début d'injection dès qu'une baisse de pression sera provoqué volontairement dans le perçage 24. Pendant une injection normales, c'est-à-dire à la suite d'une chute de la pression du combustible dans le perçage axial 24, ltaiguille 4 se soulève et l'ensemble occupe la position illustrée sur la figure 4. La gorge 11 du tiroir distributeur 9 vient en coïncidence avec l'orifice calibré 12. Ce dernier est désormais alimenté en combustible sous haute pression à partir du perçage axial 24, dans l'inter- médiaire du perçage 25. La pression monte dans la chambre 13, étant donné que la section de passage S de l'orifice d'alimentation 12 est su- périeure à la surface à de l'ajutage de fuite 21. La loi de 15.cette montée en pression dans la chambre 13 en fonction du temps peut $tre défini à volonté par le choix initial de la valeur relative des sections S et d. Las valeurs raspectives de S et de a sont choisies de façon que la montée en pression dans la chambre 13 du piston différentiel 14,15 eoit suffi- samment lente pour ne pas devenir prépondérante par rapport à la poussée de tarage du ressort 16, pendant une durée au moins égale à la plus longue durée possible d'une injection selon les diverses-conditions possibles de fonctionnement du moteur. Dans ces conditions, on comprend que le piston diffiren- tiel 14,15 reste constamment immobile à la position illustrée sur la figure 4, tant que l'aiguille 4 de l'injecteur fonc- tionne de façon normale. En offet, à chaque début d'injection l'aiguille 4 se soulève, la gorge 11 vient en coïncidence a- vec l'orifice 12, et la pression commence à monter dans la chambre 13. Cependant, avant que cette pression n'ait suffi- samment monté pour écraser le ressort 16 et déplacer le pis- ton obturateur 14,15, l'injection s'est terminées et l'aiguil- le 4 est retombée sur son siège, la gorge 11 revenant à la po- sition de la figure 2, ce qui coupe l'alimentation de l'ori- fice 12. La chambre 13 cessant désormais d'Itre alimentée a- lors que l'ajutage 21 la relie à la décharge, sa pression re- tombe et le piston différentiel 14, 15, reste immobile. C'est seulement en cas d'incident (figure 5) que le systè- me fonctionne. En effet, l'aiguille 4 s'étant soulevée lors d'une injection (ce qui amène la gorge 11 en co!ncidence a- vec l'orifice 12), on suppose que l'aiguille 4 reste grippée ouverte dans son injecteur 2. Dans ces conditions, le res- sort 7 est impuissant à la faire retomber sur son siège et le distributeur 9 reste immobilisé à la position de la fi- gure 5. Dans ces conditions, comme expliqué précédemment, la pression monte dans la chambre 13 mais, la communication 11- 12 restant indéfiniment établie, cette pression atteint une valeur dépassant le seuil défini par le tarage du ressort 16. Dès qu'elle dépasse ce seuil, sa poussée devient prépondé- rante et le piston différentiel 14,15 écrase le ressort 16 jusqu'à la position illustrée sur la figure 5. Dans ce cas, la tige à petite section 15 du piston différentiel vient obturer complètement la canalisation 20 assurant l'alimenta- tion de l'injecteur 2. Par conséquent, tant que l'aiguille 4 reste ouverte, l'alimentation en combustible cesse par les canalisations 20, 23. On supprime ainsi l'incident qui, sur un moteur classique, aurait conduit l'injecteur 2 à débiter en permanence du combustible dans le moteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité, destiné à équiper l'injecteur d'un moteur à combustion interne pourvu d'une aiguille nor- malement animée d'un mouvement de soulèvement et de retom- bée, respectivement au début et à la fin de chaque injec- tion, tandis qu'une tuyauterie d'alimentation alimente Il injecteur en combustible liquide à la pression d'alimenta- tion, et caractérisé en ce que des moyens distributeurs rece- vant le combustible à la pression d'alimentation, sont prévus sur une partie solidaire de l'aiguille d'injecteur 4 pour se déplacer devant un orifice fixe du porte-injecteur 1 qui com- munique avec une chambre 13 à piston obturateur pour y admet- tre du combustible à travers les moyens distributeurs lors- que l'aiguille d'injecteur est en position d'ouverture, cette chambre du piston étant équipée d'un piston différentiel 13, 14 coulissant qui, lorsque la pression dans sa chambre 13 atteint un seuil prédéterminé, se déplace pour venir obturer l'alimentation générale de l'injecteur 2, des moyens tempori- sés d'établissement de pression étant enfin prévus sur la chambre 13 du piston obturateur. 2. Dispostif de sécurité d'injection suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la partie solidaire de l'ai- guille d'injecteur 4 est constituéepar un tiroir coulissant 9 prévu sur l'extrémité arrière d'un poussoir 8 qu'un ressort de rappel 7 maintient appliqué sur la queue 5 de l'aiguille 4. 3. Dispositif de sécurité d'injection suivant les reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que le tiroir distribu- teur 9 solidaire de l'aiguille d'injecteur 4, coulisse de fa- çon étanche dans un corps de distributeur 10 percé d'un ori- fice calibré 12 qui est relié à la chambre 13 du piston ob- turateur, tandis que sur le tiroir distributeur 9 est creusée une gorge 11 qui vient en coïncidence avec l'orifice d'ali- mentation 12 quand l'aiguille d'injecteur 4 est soulevés, cette gorge il communiquant en permanence par un perçage 25 du tiroir 9, avec une chambre 24 contenant du combustible sous pression. 4. Dispositif de sécurité d'injection suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens temporisés d'établissement de pression dans la chambre 13 du piston obturateur 14,15 sont constitués, d' une part par l'orifice d'alimentation 12 possédant une sec- tion de passage S, et d'autre part par un ajutage de mise à la décharge 21 possédant une section de passage s, inférieu- re à S. 5. Dispositif de sécurité d'injection suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston obturateur 14,15 est un piston différentiel dont la grande section 14 est soumise à la poussée dans la cham- bre 13 et à la poussée antagoniste d'un ressort taré 16, tandis que la tige cylindrique de sa petite section 15 cou- lisse de façon étanche dans un alésage cylindrique 19 qui croise la canalisation 20 assurant l'alimentation an combus- tible de l'injecteur 2, cette canalisation 20 étant ainsi complètement obturéepar la petite section 15 lorsque le pis- ton différentiel 14,15 est déplacé à l'encontre de son res- sort 16. 6. Dispositif de sécurité d'injection suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé an ce que le piston différentiel 14,15 possède, derrière sn grosse section 14, une butée 17 susceptible de venir en appui sur le fond de la chambre 13 sous la seule poussée de son res- sort de rappel 16. 7. Dispositif de sécurité d'injection suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre située autour du ressort de rappel 16 du piston différentiel 15,16 est reliée en permanence au circuit de décharge par une canalisation 22. 8. Dispositif de sécurité d'injection suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre 13 contenant le piston différentiel 14,15 ainsi que son ressort 16 est usinéedirectement dans le corps du porte-injecteur 1. 9. Dispositif de sécurité d'injection suivant la reven- dication 8, caractérisé en ce que le fond de la chambre 13 susceptible de recevoir la butée 17 du piston différentiel 14,15 est constitué par un bouchon 18 vissé dans le corps du porte-injecteur 1.