Brevet FR2541380A1 — publié le 19840824

L'invention a pour objet une unité individuelle d'injection de combustible pour chacun des cylindres d'un moteur Diesel, composée d'une pompe à piston, dont le débit peut être régulé au moyen de rampes hélicoïdales, et d'un injecteur logé dans un manchon commun et comprenant une aiguille d'injecteur soumise à l'action d'un ressort, cepen- dant que le cylindre de pompe présente au moins un orifice de combustible devant lequel passe pendant sa course un piston de pompe muni d'une rampe frontale de réglage de débit et d'une rampe arrière de réglage de débit, cet orifice étant réuni à une chambre d'aspiration; le cylindre de la pompe a aussi une bride de montage destinée à être serrée par une douille de fixation ou un élément analogue contre un flasque de fermeture du cylindre, cette bride se trouvant entre l'ori- fice de combustible et l'extrémité du cylindre o se monte le flasque de fermeture. Dans des unités d'injection connues de ce type, la régulation du débit d'injection se fait par rotation du piston de la pompe Quand, pendant la course du piston, sa rampe frontale de réglage de débit passe devant l'orifice de combustible ménagé dans le cylindre de la pompe, le volume intérieur de ce dernier est obturé et l'injection de combus- tible commence Elle dure jusqu'à ce que la rampe arrière de réglage de débit atteigne l'orifice de combustible et le dégage Grâce à une rainure longitudinale, ou un moyen analo- gue, pratiquée dans le piston de la pompe, le combustible enfermé à l'intérieur du cylindre peut alors s'échapper dans la chambre d'aspiration de la pompe pendant le reste de la course du piston, de sorte que la pression du combustible diminue rapidement et que l'aiguille de l'injecteur, soumise à l'action d'un ressort, ferme l'injecteur. Pour obtenir un cycle de combustion aussi avan- tageux que possible, on cherche à atteindre, spécialement dans les moteurs Diesel modernes à injection directe, des pressions d'injection de plus de 1000 bars, qui sont possibles seulement avec un jeu faible d'au plus 1,5 micron entre le piston et le cylindre de la pompe Pour obtenir l'étanchéité du cylindre de la pompe par rapport à son flasque de ferme- ture avec des pressions d'injection élevées, il faut qu'une précontrainte importante soit exercée sur la bride de montage du cylindre de la pompe, ce qui peut engendrer un resserrement de la surface intérieure du cylindre dans la zone de la bride de montage, et qui oblige à prévoir un jeu de fonctionnement du piston plus grand qu'on ne le voudrait Il peut en résul- ter, en fonction de la course du piston et de la vitesse du moteur, un débit irrégulier qui nuit à la précision de l'in- jection En outre, l'augmentation de la pression qui se fait en partie par à-coups dans le cylindre de la pompe après l'obturation de l'orifice de combustible comporte le danger de vibrations dues à la pression qui exigent une précontrainte encore plus grande et qui conduisent à d'autres imprécisions aussi bien au commencement de l'injection que pendant son exécution et à sa fin Ces phénomènes nuisibles se produisent spécialement sur les moteurs Diesel pour véhicules qui fonc- tionnent dans une large gamme de vitesses avec des vitesses de pointe élevées; ils sont particulièrement importants avec les unités d'injection à combustible du type indiqué plus haut, parce que ces unités ne peuvent plus être réglées à nouveau après leur montage sur un moteur Diesel. Le but principal de 1 ' invention est donc d'éviter ces défauts et d'améliorer l'unité d'injection de combustible du type décrit plus haut afin que les insuffisan- ces d'étanchéité de la pompe à piston soient aussi faibles que possible et que l'on obtienne au total un maintien exact des conditions souhaitées de l'injection même à des pressions d'injection élevées. On atteint ce but selon l'invention quand la surface intérieure du cylindre qui guide le piston possède, dans la zone de la-bride de montage, un chambrage cylindrique de diamètre agrandi et que, avantageusement, la rampe frontale du piston est en retrait par rapport à la surface extérieure du piston en faisant apparaître un redan de diamètre réduit. Si, donc, sous l'effet de la précontrainte élevée de la bride de montage le resserrement de la surface intérieure du cylindre devient si grand que le faible jeu de fonctionnement du piston de pompe ne peut pas être respecté,- le chambrage cylindrique de la surface intérieure du cylindre dans la zone du resserrement ménage l'espace nécessaire à empêcher le coincement du piston et à maintenir un faible jeu de fonctionnement d'au plus 1,5 micron; cependant, dans la partie restante de la surface intérieure du cylindre, le jeu de fonctionnement du piston peut être choisi aussi faible qu'il est souhaitable pour qu'un manque d'étanchéité soit évité On obtient ainsi la précision-nécessaire au cycle d'injection Grâce au retrait de la rampe frontale et au redan prévu à un diamètre réduit, dans la surface du piston, la courbe de montée en pression à l'intérieur de la pompe au moment o le piston passe devant l'orifice de combustible ménagé dans le cylindre de pompe est aplatie au point que seules de faibles pointes de pression peuvent s'observer. La précontrainte nécessaire n'a donc pas besoin d'être prévue à une valeur encore nettement plus haute que-ne le réclame la pression d'injection Ainsi le chambrage réalisé dans la surface intérieure du cylindre peut rester faible et être mesuré avec précision. Un autre perfectionnement est obtenu suivant l'invention par le fait que sur le piston la rampe arrière de réglage du débit est en retrait par rapport à la surface extérieure du piston, en faisant apparaître un redan de diamètre réduit On évite ainsi qu'à l'ouverture de l'orifice de combustible, à la fin de l'opération d'injection, il se produise, par suite d'une chute de pression trop rapide, des pointes de pression qui pourraient conduire à une précontrain- trop forte de la bride de montage du cylindre et donc à un chambrage plus profond réalisé dans-la surface intérieure du cylindre, ainsi que des difficultés à parvenir à un dimension- nement précis. Dans une réalisation simple de l'invention, les surfaces des redans sont cylindriques Mais on peut obtenir une montée en pression ou une chute de pression ayant une pente ou une variation différente à l'intérieur du cylindre de la pompe lorsque, dans le cadre de l'invention, on donne aux redans une section droite en labyrinthe ou lorsque la génératrice qui les engendre donne naissance à un tronc de cône. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est avantageux que la longueur du chambrage cylindrique réalisé dans la surface intérieure du cylindre de la pompe représente au moins les deux tiers de l'épaisseur de la bride de montage et que les génératrices de ce chambrage ainsi que celles des redans prévus sur le piston de la pompe présentent dans leur zone la plus épaisse un diamètre qui s'écarte au plus de 4 % du diamètre de la surface extérieure du piston De cette façon, tout en maintenant le jeu de fonctionnement à la valeur la plus faible, on supprime le resserrement indésirable de la surface intérieure du cylindre et on évite largement les pointes de pression qui peuvent se produire éventuellement au moment de l'obturation ou du déga- gement du volume intérieur du cylindre de la pompe. On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description de plusieurs exemples de réalisation au cours de laquelle apparattront d'autres caractéristiques et avantages de l'invention On-se reportera aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation d'une unité d'injection de combustible selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une partie de la figure 1 les figures 3 et 4 sont des coupes longitudinales partielles d'autres exemples de réalisation du piston en variante à l'exemple de la figure 2. Sur les figures on peut voir un piston 1 d'une pompe 3 d'une unité d'injection de combustible; ce piston est rappelé à une position haute par un ressort de compression 2 et mobile longitudinalement dans un cylindre de pompe 4 qui présente à son extrémité inférieure une bride de montage 5. Cette bride est appuyée au moyen d'une douille de fixation 6 et d'un manchon 7 se vissant sur la face extérieure de celle- -ci,avec un injecteur 8 et une douille à ressort 9, contre un flasque 11 de fermeture du cylindre de la pompe dans lequel est prévu un canal de passage 10 du combustible allant vers l'injecteur. La surface intérieure 12 du cylindre de pompe présente dans la zone de la bride de montage 5, un chambrage cylindrique 13 qui constitue une chambre de pression 14; dans la zone de cette dernière, cette surface intérieure est reliée par des lumières radiales 15, 16 de la paroi du cylin- dre 4 de la pompe qui communiquent avec une chambre d'aspira- tion annulaire 17 de la douille de fixation 6, à des orifices 18, 19 partant de cette chambre d'aspiration pou-r l'arrivée du combustible et pour son évacuation Un canal annulaire intérieur 20 creusé dans la paroi du cylindre 4, destiné à recevoir les fuites de combustible, est relié à la chambre d'aspiration 17 par un trou 21 et par un espace annulaire 22 se trouvant entre la douille de fixation 6 et la paroi du cylindre 4 Pour assurer l'étanchéité du cylindre 4 par rap- port à la douille de fixation 6, un joint torique 24 est placé dans une rainure 23 prévue dans cette douille de fixa- tion 6 Le piston 1 présente, à son extrémité inférieure 25, sur une partie de son-pourtour, une rampe hélicoïdale fronta- le 26 de réglage de débit, qui est en retrait par rapport à la surface extérieure 28 du piston, en faisant apparaître un - redan 27 de diamètre réduit Une autre rampe hélicoïdale arrière 29 de réglage de débit s'étendant sur une partie du pourtour du piston 1 est aussi en retrait par rapport à la surface extérieure 28 du piston, en faisant apparaître un redan 30 de diamètre réduit Une rainure longitudinale 31 creusée dans le piston 1, dans sa-partie extrême inférieure , relie à la chambre de pression 14 une zone annulaire 33 qui fait suite à la rampe arrière 29 et qui est limitée par un rétrécissement 32 à diamètre réduit du piston 1 et par la surface extérieure 12 du cylindre Un anneau de fixation 34 sert à fixer l'unité d'injection sur une culasse non repré- sentée d'un cylindre d'un moteur Diesel. Sur la figure 3, la surface extérieure 35 des redans 27 et 30 est un tronc de cône 36, 37 respectivement. Sur la figure 4, les redans 27 et 30 ont en section droite 38, 39 un profil labyrinthique. REVENDICATIONS 1 Unité individuelle d'injection de combustible pour un cylindre d'un moteur Diesel, composée d'une pompe à piston, dont le débit peut être régulé au moyen d'une rampe hélicoïdale et d'un injecteur logé dans un manchon commun et comprenant une aiguille d'injecteur soumise à l'action d'un ressort, cependant que le cylindre de pompe présente au moins un orifice de combustible devant lequel passe pendant sa course un piston de pompe muni d'une rampe frontale de régla- ge de débit et d'une rampe arrière de réglage de débit, cet orifice étant réuni à une chambre d'aspiration, le cylindre de la pompe ayant une bride de montage destinée à être serrée par une douille de fixation ou un élément analogue contre un flasque de fermeture du cylindre, cette bride se trouvant entre l'orifice de combustible et l'extrémité du cylindre o se monte le flasque de fermeture, caractérisée en ce que la surface intérieure ( 12) du cylindre de pompe a,dans la zone de la bride de montage ( 5), un chambrage cylindrique ( 13) de diamètre agrandi et que, avantageusement, la rampe frontale ( 26) du piston ( 1) est en retrait par rapport à la surface extérieure ( 28) du piston en faisant apparaître un redan ( 27) de diamètre réduit. 2 Unité d'injection selon la revendication 1 caractérisée en ce que la rampe arrière ( 29) de réglage de débit du piston ( 1) est en retrait par rapport à la surface extérieure ( 28) du piston en faisant apparaître un redan ( 30) de diamètre réduit. 3 Unité d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les redans ( 27, 30) ont en section droite un profil labyrinthique ( 3,8, 39). 4 Unité d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la surface extérieure ( 35) des redans ( 27, 30) est celle d'un tronc de cône ( 36, 37). Unité d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que la longueur du chambrage cylindrique ( 13) de la surface extérieure ( 12) du cylindre de la pompe représente au moins les deux tiers de l'épaisseur de la bride de montage ( 5) et les dimensions de ce chambrage cylindrique ( 13) du cylindre de pompe ainsi que celles des redans ( 27, 30) du piston de pompe ( 1) ont dans leur zone la plus épaisse un diamètre qui s'écarte au plus de 4 % du diamètre de la surface extérieure ( 28) du piston.