Brevet FR2524553A1 — publié le 19831007

Pompe d'injection de combustible à dispositif variateur d'avance pour moteur. A mesure qu'augmentait le régime de rotation des moteurs, on a ressenti toujours davantage la né- cessité, pour les pompes d'injection de combustible, d'un dispositif capable de faire varier la phase du début d'injection en fonction des conditions de mar- che du moteur. Ces dispositions pour varier l'avance, primi- tivement manuelles, devinrent automatiques et appli- quèrent simplement les lois de variation dans la pha- se entre la pompe et le moteur en fonction de la seule vitesse de rotation de l'ensemble. Avec l'introduction et avec la sévérité, ac- cruepar la suite, des normes sur la limitation des effluents d'échappement et des fumées, les exigences relatives à la variation de l'avance sur la totalité du cadre fonctionnel du moteur supposent l'applica- tion de lois complexes et l'analyse des différents paramètres de fonctionnement La définition du cala- ge optimal devra donc tenir compte, non seulement de la vitesse, mais d'autres paramètres tels que les conditions de charge du moteur, la température de ce dernier, les exigences particulières pour la mise en marche, etc. Dans les pompes pour injection du type à distributeur ces exigences accrues ont été en partie satisfaites par l'adjonction au variateur hydraulique primitif, qui détermine la position réciproque de l'anneau à rouleaux et de la came de commande, de di- vers dispositifs de correction de la phase en fonc- tion des conditions de travail du moteur Cependant cette technique ne permet pas, en dépit de la com- plexité des solutions adoptées, d'obtenir le plus grand degré de liberté dans le choix des lois de va- riation de la phase réalisables. Pour surmonter ces limitations on a présenté, au cours des dernières années, diverses versions de variateurs de phase à commande électronique des stan- dards de contrôle Ce système permet en effet de dé- finir, au niveau du standard électronique, le tableau des phases optimales pour toute application fonction- nelle quelle qu'elle soit. Dans une solution connue (Bosch, D-29 23 445) l'élément de commande de l'avance est constitué par une soupape électrique qui sert à alimenter ou à dé- charger le cylindre d'un dispositif hydraulique afin de modifier la position de l'anneau à galets et par conséquent la phase d'injection en fonction des ins- tructions reçues d'un standard électronique. Dans une autre solution connue (Bosch, FR- 2.030 975) la commande électronique agit en compri- mant d'abord le ressort d'une soupape de retour pour moduler la pression de travail du cylindre hydrauli- que et pour obtenir ainsi une variation de phase en fonction du chargement du moteur. D'autres solutions connues prévoient, à la place des dispositifs précédents, des systèmes com- plexes à servomécanismes hydrauliques qui, commandés par des moteurs électriques (brevet CAV-GB 1 441 262) ou par des électroaimants linéaires à force variable 2524553- (brevet Bosch-GB-2 031 187 A), servent à déterminer la position du piston relié à l'élément à cames. Comme on peut le constater, l'élément commun à toutes les solutions connues qui viennent d'être citées, est la conservation du dispositif hydrauli- que final pour déterminer physiquement la position de l'élément, à cames ou à galets, qui provoque la phase d'injection De tels dispositifs posent cepen- dant le problème consistant à faire supporter le cou- ple de réaction présent, dans la phase de pompage, par l'anneau à cames ou à galets sans que se produi- sent des mouvements sensibles du piston hydraulique. Quelques systèmes prévoient, à cet effet, la présen- ce, en parallèle, sur le circuit d'alimentation de l'élément actif hydraulique, d'une soupape anti- retour et d'un trou calibré d'étranglement La sou- pape unidirectionnelle permet, dans le cas o une augmentation rapide de l'avance est nécessaire, d'agir sans retard sur le dispositif hydraulique de variation et assure la fermeture de la communication dans la phase d'augmentation de la pression dans le cylindre, due au couple de réaction durant la phase d'injection Le trou d'étranglement permet, au con- traire, le déchargement du liquide contenu dans le cylindre afin de diminuer l'avance d'injection Mais les dimensions de ce trou calibré ne sont qu'un com- promis entre la nécessité d'empêcher les battements indésirables du piston et l'exigence de ne pas trop retarder les variations de l'avance au cas o une réduction de cette dernière est nécessaire. A cause d'un tel compromis et des légers re- tards dans la fermeture du conduit d'adduction du liquide provoqués par l'inertie de la soupape anti- retour, les oscillations du piston, dues à l'absorp- tion imparfaite du couple de réaction, continuent, même si c'est pour une faible part, à être présentes. Ces vibrations dommageables se manifestent également sur tout l'équipement de commande du mouvement alter- natif de l'élément actif de la pompe d'injection. Sur les brevets précités D-29 23 445 et FR- 2.030 975 on note la présence de la soupape anti- retour et de la buse calibrée. Dans les solutions connues auxquelles se rap- portent les brevets GCB -1 441 262 et GB-2 031 l 87 A, on utilise, comme il a été Indique, des servomécanis- mes hydrauliques pour définir la position de phase de l'anneau à cames ou à galets Mais même ces dispo- sitifs ne sont pas insensibles, malgré leur complexi- té, au couple de réaction à llaction de pompage du combustible En effet, même si on néglige la compres- sibilité du fluide, l'élasticité des conduits et le degré de retenue du coffret du servo-mécanisme, on peut observer que, durant les transits de variation de l'avance, la chambre du cylindre de travail se trouve reliée directement au circuit d'alimentation ou de décharge du liquide La surpression provoquée par la poussée résultant du couple de réaction sur l'anneau à cames peut déterminer, particulièrement pendant le transit d'augmentation de l'avance, un battement incontrôlé et, bien que limitée, une pos- sible inversion du mouvement du piston de travail. Il est à remarquer, en outre, que les dispo- sitifs à servomécanisme hydraulique exigent, pour fonctionner, une source de liquide sous pression et doivent donc prévoir que l'on dispose d'une pompe électrique auxiliaire pour l'alimentation en fluide de travail, moteur arrêté, afin de créer les condi- tions optimales d'avance, nécessaires pour la mise en marche du moteur lui-même. La présente invention a pour but de remédier aux défauts précités par un dispositif simple et commode de variation de l'avance d'une pompe d'injec- tion, particulièrement du type à distributeur, capa- ble d'être actionné électroniquement même moteur ar- rêté et dans lequel les composantes du couple de réaction à l'action de pompage ne causent pas de pul- sations sur l'équipement mobile de variation et ne se déchargent pas sur les moyens électriques de commande. L'invention a pour objet un dispositif com- portant un organe à vis sans fin en prise avec une denture hélicoïdale de la périphérie d'un secteur de l'anneau à cames ou à galets La rotation de la vis sans fin, qui est calée axialement dans le corps de la pompe d'injection, détermine une rotation propor- tionnelle de l'anneau à cames et une variation cor- respondante de la phase d'injection L'actionnement de la vis sans fin est réalisé directement par un moteur électrique du type servocommande ou pas-à- pas, et peut,'en conséquence, être facilement obtenu même moteur arrêté pour rechercher, en fonction des conditions thermiques du moteur, la phase d'injec- tion optimale pour la mise en marche suivante. La poussée exercée par le couple de réaction sur l'anneau à cames s'exerce sur l'axe de la vis sans fin et n'intéresse donc pas les moyens d'action- nement de la vis elle-même Ces moyens pourront par conséquent avoir des forces, des dimensions et des coûts réduits puisque la rotation désirée du pivot à vis sera réalisée dans les périodes de réaction axiale faible ou nulle de l'anneau à cames et sera au contraire bloquée durant la phase d'envoi de la pompe d'injection. Un tel dispositif peut être complété par un moyen d'arrêt de la rotation de l'anneau à cames en position d'avance maximale Ce moyen sera de type réglable et actionnable de l'extérieur. Un autre avantage du dispositif suivant l'in- vention est qu'il présente une plus ample liberté de choix dans l'orientation du groupe que forment la vis et le petit moteur électrique de commande Ce groupe peut être en effet situé au-dessus, au-des- sous ou sur le côté de la pompe d'injection et for- mer des angles différents avec le plan passant par l'une des faces de l'anneau à cames ou à galets, en fonction de l'espace disponible. Les caractéristiques de structure et de fonc- tionnement du dispositif de la présente invention et ses avantages par rapport à la technique connue appa- raitront encore plus clairement à la lecture de la description qui suit de deux exemples de modes de réalisation et à l'examen des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe représentant un variateur d'avance pour pompe d'injection à distribu- teur selon l'invention; la figure 2 est une coupe selon la ligne II- II de la figure 1 la figure 3 est une coupe représentant une autre pompe d'injection avec dispositif de variation suivant l'invention. Sur la figure 1, la carcasse 1, représentée sous une forme élémentaire et schématique, d'une pompe d'injection du type à distributeur contient un arbre de commande 2, un disque à cames 3 et un bras transversal 4, porteur de galets 5, qui, entraîné par l'arbre 2 et pressé sur les cames par un ressort de compression 6, imprime au piston 7 un mouvement al- ternatif de pompage du combustible, et rotatif pour la distribution de ce même combustible aux différents 2 '52-4553 cylindres du moteur. Un secteur périphérique de l'anneau à cames présente (figure 2) une denture hélicoïdale conju- guée avec une vis sans fin 8 d'axe transversal mis en rotation alternative par le petit moteur électri- que de commande 9. Du fait que la vis sans fin 8 est calée axia- lement dans la carcasse 1, à chaque rotation de cet- te vis correspond une variation de la position angu- laire du disque 3 par rapport à cette carcasse et par conséquent une variation de phase dans la course d'injection de la pompe. Le petit moteur d'actionnement 9 assurera, en fonction d'instructions provenant d'un standard électronique de commande (non représenté), le dépla- cement angulaire de l'anneau à cames jusqu'à obtenir, pour n'importe quelles conditions de fonctionnement du moteur, la phase optimale. La résultante du couple de réaction prove- nant, en phase d'envoi de la pompe, de l'anneau à cames, s'exerce sur l'axe de la vis 8 sans fin, et donc sur la carcasse dans laquelle est calée axiale- ment cette vis, sans intéresser le petit moteur de commande 9 La rotation du pivot 8 est, de toute façon, de type intermittent et coïncide avec les pha- ses dans lesquelles la réaction axiale est nulle (ga- lets sur les points morts des cames) ou réduite (pha- se d'aspiration) tandis qu'elle se bloquera dans la phase de pompage. Dans le cas o la valeur du couple de réac- tion se révèle telle qu'elle exige une plus grande surface de contact entre la vis d'actionnement et l'anneau à cames, la vis elle-même peut présenter la forme sphérique connue. Sur la périphérie de l'anneau à cames on peut creuser une cannelure 10, qui coopère avec une vis de réglage 11, pour déterminer une fin de course correspondant à l'avance maximale de la pompe d'in- jection. Le dispositif de variation de phase tel qu'il est décrit ici, est évidemment applicable à n'impor- te quel type de pompe d'injection sans sortir de ce fait du cadre de l'invention A titre d'exemple la figure 3 représente un dispositif de variation relié à un disque à came d'une pompe connue à distributeur comportant de petits pistons radiaux. Une considération du même ordre doit être faite dans le cas d'inversion des éléments coopérant au mouvement alternatif de l'élément de pompage, c'est-à-dire dans le cas o l'on utilise un disque fixe à rouleaux et un élément tournant à came. REVENDICATIONS 1 Pompe d'injection de combustible pour mo- teurs comprenantune ou plusieurs unités de pompage ( 7) entraînées dans un mouvement alternatif au moyen d'un mécanisme à cames ( 3) et galets ( 5) comprenant un disque semi-fixe ( 3) sur lequel agit un élément mobile ( 4) entraîné en rotation par un arbre de com- mande ( 2) ayant une vitesse angulaire proportionnel- le à celle du moteur, pompe caractérisée en ce que ce disque semi-fixe ( 3) est relié à la carcasse ( 1) de la pompe d'injection au moyen d'un dispositif à denture hélicoïdale et vis sans fin ( 8) et que le pivot sur lequel est aménagée cette vis ( 8) sans fin peut être mis en rotation par des moyens électriques ( 9) pour modifier la position angulaire de ce disque semi-fixe ( 3) par rapport à la carcasse ( 1) de la pompe. 2 Pompe suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que sur le disque semi-fixe ( 3), ou sur un autre élément relié rigidement à lui, sont placés les éléments de came déterminant le mouvement alter- natif de l'unité de pompage ( 7), ou des unités de pompage, les galets ( 5) coopérants étant montés sur l'élément mobile ( 4) entraîné en rotation par l'ar- bre de commande ( 2) tournant à une vitesse propor- tionnelle à celle du moteur. 3 Pompe d'injection suivant la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que l'élément mobi- le ( 4), entraîné en rotation par l'arbre de commande ( 2) tournant à une vitesse proportionnelle à celle du moteur, est relié rigidement à l'élément à came ( 3) qui détermine le mouvement alternatif de chaque unité de pompage ( 7), tandis que les galets ( 5) coo- pérants sont montés sur le disque semi-fixe ( 3) re- lié à la carcasse ( 1) de la pompe au moyen du dispo- sitif à roue hélicoïdale et vis sans fin. 4 Pompe suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la denture hélicoïdale est creusée directement sur un secteur limité de la périphérie du disque semi-fixe ( 3) lié à la carcasse ( 1) de la pompe. Pompe suivant la revendication 4, caracté- risée en ce que la vis sans fin ( 8) est calée axiale- ment dans la carcasse ( 1) de la pompe d'injection et libre de tourner par rapport à cette carcasse. 6 Pompe suivant la revendication 5, caracté- risée en ce que des moyens électriques de rotation de la vis sans fin pour modifier la position angulai- re du disque semi-fixe ( 3) par rapport à la carcasse ( 1) de la pompe sont constitués par un petit moteur électrique ( 9) du type servocommande ou pasà-pas. 7 Pompe suivant la revendication 6, caracté- risée en ce que la rotation de la vis sans fin ( 8) pour modifier la position angulaire du disque semi- fixe ( 3) par rapport à la carcasse ( 1) de la pompe, est obtenue de façon intermittente en coïncidence avec l'absence de poussées de réaction axiale impor- tantes sur l'axe de cette vis ( 8). 8 Pompe suivant la revendication 7, caracté- risée en ce que la carcasse ( 1) de la pompe présente une vis de butée ( 11) réglable de l'extérieur de la carcasse, pour déterminer, en coopération avec une cannelure ( 10) aménagée sur la périphérie du disque semi-fixe ( 3), une position de fin de rotation du disque lui-même. 9 Pompe selon l'une quelconque des revendi- cations I à 8, caractérisée en ce que la vis sans fin, pour la variation de la position angulaire du disque semi-fixe ( 3) par rapport à la carcasse ( 1) de la pompe, a une forme sphérique.