Brevet FR2504203A1 — publié le 19821022

La présente invention a pour objet une pompe d'injection pour moteurs à combustion internepourvue d'un dispositif de réglage de l'instant de refoulement du combustible hors de la pompe vers l'injecteur. L'invention concerne plus particulièrement une pompe d'injection comportant une chambre d'admission de com- bustible à travers d'orifices d'admission, de volume variable par un piston du type à tête à rampe hélicoïdale et déplaçable dans cette chambre suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut et adaptée pour obturer lesdits orifices d'admission au début de chaque course vers sa position de point mort haut. On connatt déjà des pompes d'injection de ce type, qui sont équipées d'un dispositif permettant le réglage de l'instant de refoulement du combustible d'injection Ces dispositifs comprennent essentiellement une chambre accumulatrice d'une quantité prédéterminée de combus- tible refoulé par le piston après l'obturation des orifices d'admission Un piston est monté coulissant dans cette chambre qui recule au fur et à mesure que le piston de refoulement avance, pour empêcher l'établissement dans cette chambre d'une pression suffisante pour l'ou- verture du clapet de sortie de la pompe Cette ouver- ture à lieu lorsque le piston del'aco-mlataurattÈintsa position extrême Pour que l'instant de refoulement du combustible vers l'injecteur soit réglage, il faut que la position extrême du piston soit variable. Ce dispositif de réglage est complexe et encombrant La complexités'accroit encore considérablement si le réglage doit être fait en fonction de certains paramètres du moteur. La présente invention a pour but d'assurer un réglage de l'instant de refoulement du combustible hors de la pompe, qui est très simple et peu encombrant, mêmesilerégage doit être effectué en fonction de différents paramètres du moteur. La pompe d'injection selon l'invention comprend 2504 205 à cette fin un dispositif de réglage comportant un clapet de fermeture et d'ouverture d'un canal de dérivation reliant la chambre d'admission à un espace communiquant avec la source de combustible de remplissage de la chambre d'admission, et un système de commande de ceclapet qui comprend un dispositif de commande de fermeture du clapet en fonction de la position angulaire d'un organe rotatif du moteur, tel que l'arbre manivelle. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système de commande du clapet est agencé de telle manière que l'ouverture du clapet est déterminée par la dépression dans la chambre d'admission, produite lors du mouvement du piston vers sa position de point mort bas, après la fin du refoulement d'injection. Selon une autre caractéristique avantageuse, le système de commande du clapet comprend un circuit de commande hydraulique pourvu d'une électrovanne dont le circuit électrique comporte un capteur des positions angulaires de l'organe rotatif du moteur et, le cas échéant, un élément à retard en fonction d'un paramètre du fonctionnement du moteur, monté dans le circuit du signal produit par le capteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivrefaite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple, illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel: la figure unique est une vue en coupe axiale de la pompe d'injection selon l'invention, avec représentation schématique du système de commande du dispositif de réglage. La pompe d'injection représentée sur la figure comprend essentiellement un corps creux et cylindrique 1 dans lequel est monté axialement coulissant un piston 2 pourvu d'une tête du type àrampe hélicoïdale 3 Le 2504 203 piston 2 est déplaçable à l'intérieur du corps 1, suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut Le corps 1 délimite,au-dessus de la surface de refoulement 4 du piston 2, une chambre d'admission de combustible 5 Cette chambre est remplie de combus- tible, à l'aide d'orifices 6 qui traversent les parois cylindriques du corps 1, à proximité du point mort bas du piston 2,pour être obturablespar ce piston au début de la course de montée de celui-ci Le chiffre de référence 7 désigne de façon générale l'organe de décharge destiné à ouvrir ou fermer le canal 8 de refoulement du combustible hors de la chambre d'admission et par conséquent hors de la pompe d'injection, vers l'injecteur On constate encore qu'une enveloppe 9 entoure la partie de la pompe d'injection, qui vient d'être décrite, en formant un espace annulaire interne dans lequel débouchent les orifices d'admission 6. Cet espace 10 communique avec l'extérieur, par un canal 11 qui assure son alimentation en combustible. Le dispositif de réglage de l'instant de refoulement de combustible vers l'injecteur, à travers le canal de sortie 8, est essentiellement formé par un clapet 13 d'ouverture et de fermeture d'un canal de dérivation 14 destiné à relier la chambre 5 à l'espace 10 Le clapet 13 est pourvu d'un piston de commande 15 monté coulissant de façon étanche dans un alésage cylindrique 16 pratiqué dans la partie supérieure dela pompe La partie de l'alésage 16 qui est située au-dessus du piston 15 communique avec un circuit de commande hydraulique 17 qui comprend une électrovanne 18 permettant de relier la partie supérieure de l'alésage 16 alternativement à une source de fluide hydraulique 19 de faible pression et à une source de fluide Iydraulique 20 de pression rela- tivement élevée. 2504 203 Le circuit électrique 21 de commande de l'électro- vanne 18 comprend essentiellement, montésen série un capteur 23, un dispositif à retard 24 et un interrupteur en cas de survitesse Le capteur 23 coopère avec un organe 26 faisant partie d'un volant rotatif 27 associé à l'arbre manivelle (non représenté) Le dispo- sitif à retard 24 est conçu pour retarder des signaux électriques produits par le capteur 23, en fonction d'un ou de plusieurs paramètres du moteur, tel que la pression d'iravantdumoteur, la position de la crémaillère des pompes à combustible ou la pression maximum du cycle de combustion ou encore de la vitesse du moteur. A titre d'information, la source de faible pression 19 peut fournir un fluide sous une pression de 1 à 5 bars La pression du fluide provenant de la source de pression relativement élevée 20 peut être de l'ordre de 20 bar. On décrira ci-après le fonctionnement de la pompe d'injection, qui vient d'être décrite et notamment du dispositif de réglage de l'instant du refoulement du combustible vers l'injecteur. En se déplaçant vers sa position de point mort haut, le piston 2 obture les orifices d'admission 6 et continue sa course de montée Pendant cette première période de la course de montée du piston 2,l'électrovanne 18 est dans une position telle que le fluide provenant de la source 20 de pression relativement élevée agisse sur le piston 15 du clapet 13 Ce dernier est par conséquent maintenu ouvert Ceci signifie que la chambre d'admission 5 de la pompe communique avec l'espace 10, à travers le canal de dérivation 14 Le combustible refoulé par le piston 2 s'écoule donc dans la chambre 10 La pression dans la chambre 5 reste à une valeur relativement faible, insuffisante pour l'ouverture de l'organe d'obturation 7 situé dans le canal de sortie 8 menant vers l'injecteur. 2504 203 A un instant donné, déterminé par le passage de l'organe 26 du volant 27 devant le capteur 23, un signal électrique est envoyé à l'électrovanne 18 qui change alors sa position Le piston 15 du clapet cesse d'être exposé au fluide sous forte pression provenant de la source 20 et n'est soumis qu'au fluide de faible pression de la source 19 La chute de la pression au- dessus du piston 15 entraîne la fermeture du clapet 13. Etant donné que le piston 2 continue sa course vers sa position de point mort haut, la pression à l'intérieur de la chambre 5 augmente et provoque l'ouverture de l'organe d'obturation 7 Ceci signifie que le refoulement du combustible vers l'injecteur commence Le refoulement prend fin lorsque la rampe -nélicoldale 3 passe devant un orifice d'admission 6. Le clapet 13 s'ouvre à nouveau lors de la descente du piston de refoulement 2 vers sa position de point mort bas, quand les orifices 6 sont à nouveau obturés, sous l'effet de la dépression -ainsi créée dans la chambre 5 Cette ouverture du clapet 13 pendant la descente du piston de refoulement 2 contribue à un bon remplissage de la chambre 5 entre les refoulements de combustible La proisn forte au-dessus du piston 15 du clapet 13 est ensuite remise en douceur pour bloquer le clapet 13 à nouveau dans sa position ouverte. L'instant de production par le capteur 23, du signal de commande de l'électrovanne 18 peut être choisi relativement proche de l'instant du début de refoulement déterminé par la coopération du piston 2 et des orifices d'admission 6 Pour pouvoir ensuite varier dans une plage relativement importante, l'instant du début du refou - lement, à la suite de la fermeture du clapet 13, il suffit d'introduire, par l'ixntermédiaire du dispositif à retard 24, unc Mlai entre l'instant de la production du signal par le capteur 23 et de l'instant de la chute 2504 203 de la pression au-dessus du piston de clapet 13 Ce délai peut être choisi en fonction de la vitesse du moteur, en fonction de la pression d'air avant le moteur, de la position de la crémaillère de la pompe d'injection, de la pression maximum du cycle de combustion ou en fonction de tout autre paramètre du moteur. Le dispositif selon l'invention peut également fonctionner en cas de survitesse Il suffit alors d'éviter que la pression au-dessus du piston de clapet 15 puisse chuter Dans le cas d'une défaillance du système de réglage selon l'invention, on peut mettre le système hors service en déconnectant le circuit hydraulique de la source 20 de pression relativement élevée L'instant de refoulement du combustible vers l'injecteur est alors déterminé par la coopération du piston de refoulement 2 et des orifices d'arrivée 6, c'est-à-dire le moteur fonctionne avec l'avance évidemment plus grande qui est déterminée mécaniquement Des moyens mécaniques, réglables pendant un arrêt de courte duréepermettent dans ce cas de décaler cette avance vers l'arrière et assurent que le moteur continue à tournerebien que l'avance soit fixe. Il ressort de la description de l'invention, qui vient d'être faite, que les mesures qui sont spécifiques à l'invention permettent un réglage de l'instant de l'injection ou, en d'autre terme, de l'avance de l'injec- tion, dans une gamme de valeursconsidérablesans que la structure des moyens utilisés soit complexe et encombrante D'autre part, il est avantageux que la fin du refoulement de l'injection soit déterminée par le passage de la rampe hélicoïdale 3 devant les orifices d'admission 6, et non pas par l'ouverture du clapet 13. Au contraire pour s'ouvrir,le clapet 13 n'a pas besoin de vaincre une pression importante. 2504 203 Une caractéristique importante de cette invention est que-les pièces mobiles ne bougent qu'en présence de pressions faibles ce qui est surtout important pour la fiabilité. Il est utile de rappeler que le but du réglage de l'instant du refoulement réside surtout dans l'optimali- sation desconditions de marche du moteur afin de réduire la consommation spécifique en réglant la pression maximale du cycle par un réglage du moment d'injection. Il est à noter que de nombreuses variantes peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans quitter le cadre de l'invention A la place de l'électrovanne on pourrait utiliser tout autre élément approprié, compre- nant plusieurs passages>ou une vanne piézo-électrique. Il est encore à noter que le piston de commande ne doit pas obligatoirement être monté coulissant de façon étanche dans l'alésage cylindrique 16 L'étanchéité n'est pas nécessaire en cas de fuel dans le système hydraulique 17, 19, 20 Même en cas d'utilisation d'huile dans le système hydraulique, une petite fuite peut être tolérée On pourrait envisager de supprimer le circuit de commande hydraulique et de commander le clapet directement par un signal électrique, par exemple, à l'aide d'un solénoïde. De façon générale, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinai- sons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en òuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. 2504 203 R E V E N D I C A T I O N S 1 Pompe d'injection pour moteur à combustion interne, comprenant une chambre d'admission de combustible pouvant être remplie de combustible à travers d'orifices d'admission, de volume variable par le déplacement dans cette chambre d'un piston du type à tête à rampe hélicoïdale, suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient entre une position de point mort bas et une position de point mort haut, et agencée pour obturer lesdits orifices d'admission au début de chaque course vers sa position de point mort haut, et un dispositif de réglage de l'instant du refoulement du combustible hors de la pompe, vers l'injecteur, caractérisée en ce que le dispositif de réglage comprend un clapet ( 13) de fermeture et d'ouverture d'un canal de dérivation( 14) susceptible de relier ladite chambre d'admission ( 5) à un espace ( 10) communiquant avec la source de combustible de remplissage de la chambre ( 5), et un système de commande ( 17-27) de ce clapet ( 13) comportant un dispositif de commande pour la fermeture de ce clapet ( 13) en fonction de la position angulaire d'un organe rotatif ( 27) du moteur, tel que l'arbre manivelle 2 Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de commande ( 17-27) du clapet ( 13) est agencé de telle manière que l'ouverture du clapet ( 13) soit déterminée par la dépression dans la chambre d'admission ( 5) provoquée par le mouvement du piston ( 2) vers sa position de point mort bas après le refoulement du combustible hors de la pompe d'injection. 3 Pompe d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de commande ( 17-27) du clapet ( 13) comprend un circuit de commande hydraulique ( 17-20), pourvu d'un organe formant vanne (l S)dont 2504 203 le circuit électrique comporte un capteur ( 23) clspositions angulaires de l'organe rotatif ( 27) du moteur. 4 Pompe d'injection selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le dispositif de commande pour la fermeture du clapet ( 13) comprend un solénoïde susceptible d'être excité par un signal électrique produit par un capteur ( 23) des positions anguaimsdelbrgae rotatif ( 27) du moteur. Pompe d'injection selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisée en ce qu'un dispositif à retard en fonction d'un paramètre du fonctionnement du moteur est monté dans le circuit du signal produit par le capteur ( 23). 6 Pompe d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de commande du clapet ( 13) comprend un organe interrupteur ( 25) monté dans le dispositif de commande pour la fermeture du clapet ( 13). 7 Pompe d'injection selon l'une des revendications 3, 5 et 6, caractérisée en ce que le circuit hydraulique ( 17-27) comprend une source ( 19) de fluide sous faible pression et une source ( 20) de fluide de pression rela- tivement élevée, ces deux sources ( 19-20) pouvant communiquer alternativement avec la chambre de travail d'un piston ( 15) de commande du clapet ( 13), par l'inter- médiaire de la vanne ( 18). 8 Pompe d'injection selon la revendication 7, caractérisée en ce que le clapet est fermé lorsque la chambre de travail du piston ( 15) est reliée à la source ( 19) de fluide sous faible pression. 9 Pompe d'injection selon les revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que le clapet est ouvert lorsque la chambre de travail du piston ( 15) est reliée à la source ( 20) de fluide de pression relativement élevée. Pompe d'injection selon l'une des revendications 2504 203 et 5 à 9, caractérisée en ce que l'organe formant vanne ( 48) est formé par tout organe approprié, à plusieurs passages, tel qu'une électrovanne ou vanne piézo- électrique.