Brevet FR2542815A1 — publié le 19840921

La présente invention concerne un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, comportant: une pompe, une réserve et une électrovalve commandée par un appareil de commande et placée dans la conduite d'injection allant à un gicleur d'injection, la pompe refoulant le carburant dans la chambre de pompe et, ce fai- sant, déplaçant un plongeur chargé par pression, lequel, après la fin du refoulement de la pompe, refoule le carburant à un gicleur d'in- jection. Les systèmes d'injection de ce genre, dans lesquels l'injec- tion est provoquée par la décharge d'une réserve ou acculumateur et commandée par l'ouverture ou la fermeture d'une électrovalve, présentent, par rapport aux systèmes d'injection classique avec pompe à injection dotée d'une commande de section de passage, cet avantage que la pression d'injection est sensiblement constante, même lorsque la vitesse de rotation varie, et que le début de l'injection est modifiable en fonction de la vitesse de rotation, entre des limites éloignées Par ailleurs, les systèmes connus pour produire de fortes pressions d'injection exigent des accumulateurs hy- drauliques compliqués et onéreux qui doivent être alimentés par un gé- nérateur de pression, lui aussi onéreux, constitué notamment par une pompe haute pression En outre, les systèmes connus de ce genre pré- sentent l'inconvénient qu'en cas de variation de la résistance à l'é- coulement, la quantité injectée aux ouvertures des inecteurs varie aus- si et que le moteur ne fonctionne plus dans des conditions optimales. L'invention a donc pour but d'améliorer et de simplifier un dispositif d'injection de carburant avec réserve. Selon l'invention, ce résultat est atteint par le fait que la course de refoulement du plongeur est prise en compte par un dispo- sitif de mesure, par le fait que le signal de ce dispositif de mesure est amené à l'appareil de commande, et par le fait que l'électrovalve est fermée par un signal de commutation de l'appareil de commande lors- qu'une course de refoulement prédéterminée est atteinte. L'idée à la base de l'invention est qu'une commande de temps d'ouverture de la valve d'injection en fonction de la course de refoulement d'un plongeur chargé par pression permet de doser exacte- ment, à chaque fois le volume du carburant injecté. Le plongeur de la réserve pourrait être chargé par la pres- sion d'un ressort Toutefois, la production de hautes pressions d'in- jection dépassant 1000 bars exigerait un ressort en acier relativement gros Un tel ressort en acier aurait en outre l'inconvénient que le processus de décharge de la réserve serait trop lent C'est pourquoi, selon un avantageux développement de l'invention, le plongeur est char- gé par un volume de liquide se trouvant sous une pression déterminée. Dans ce cas, on utilise donc, pour le processus de décharge, l'élasti- cité d'un volume de liquide Pour apporter un renfort à la pression sollicitant le plongeur, on peut utiliser un accumulateur h ressort pneumatique, notamment si le volume du liquide sous pression est rela- tivement petit. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, le plongeur de pression constitue, en combinaison avec un plongeur de réserve, un plongeur différentiel, et la surface à effet de piston par laquelle le plongeur de pression délimite la chambre de pompe est plus petite que la surface h effet de piston par laquelle le plongeur de réserve est chargé par la pression du volume de liquide et/ou par la pression de l'accumulation à ressort pneumatique Ainsi, la haute pres- sion d'injection nécessaire peut être réalisée avec une contrepression relativement faible, et il suffit d'un générateur de pression de faible puissance, puisque seules les pertes découlant des fuites de ce liquide doivent être compensées. Dans le cas d'un moteur polycylindrique, on prévoira, selon un avantageux développement de l'invention, une conduite de réserve de pression commune pour tous les pistons affectés aux divers cylindres, car on réalise ainsi, sans dépense supplémentaire, un grand volume de liquide sous pression et par conséquent une avantageuse caractéristique élastique "plate". Finalement, on réalise ainsi un système d'injection avec le- quel on peut réaliser, par des moyens simples, une pression d'injection élevée et constante et avec lequel le processus d'injection peut être commandé avec une précision suffisante pour ce qui est du début d'in- jection et de la quantité injectée. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: la figure 1, une vue schématique d'un dispositif d'injection et la figure 2, une vue correspondante dans le cas d'un moteur polycylindrique. Une came 1 d'un arbre à came déplace le plongeur 6 de la pompe par l'intermédiaire d'un galet 2 et d'un taquet 3 sur lequel agit un ressort 4. Ce plongeur 6 est enserré dans un corps de guidage 7, indiqué par des hachure et délimite la chambre de pompe 8 Il est équipé d'une valve d'aspiration 9 par laquelle, pendant la course d'aspiration du plongeur 6, le combustible venant du conduit d'alimentation de combustible 10 s'écoule dans la chambre de pompe 8. La réserve possède un plongeur différentiel 11 comportant un plon- geur de réserve 13, et un plongeur de pression 12 La surface à effet de piston du plongeur 12 délimite la chambre de pompe 8 Le plongeur de réserve 13 est chargé par un volume de liquide soumis à une pression donnée dans une conduite de réserve de pression 14 La surface à effet de piston du plongeur de réserve 13 est plus grande que celle du plongeur de pression 12. Pendant la course d'aspiration du plongeur de pompe 6, du combus- tible s'écoule dans la chambre de pompe 8 Pendant la course suivante du plongeur 6, cette course étant la course de refoulement, le plongeur de pres- sion 12, donc le plongeur différentiel 11, est déplacé par le combustible enfermé dans la chambre de pompe 8 La came 1 est conçue et réalisée de façon que son rayon déterminant le maximum de la course de refoulement soit constant dans une plage angulaire a Par suite, le plongeur 6 reste au repos après la fin de la course de refoulement, tandis que la came 1 continue à tourner de l'angle a Pendant ce temps, le liquide enfermé dans la chambre de pompe 8, se trouve sous la pression: surface à effet de piston du plongeur de réserve 13 Pl = P 2 x surface à effet de piston du plongeur de pression 12 P 2 étant la pression dans la conduite de réserve de pression 14 On voit donc que, grâce à l'utilisation d'un plongeur différentiel, la pression dans la chambre de pompe 8 peut être beaucoup plus forte que la pression dans la conduite de réserve de pression 14, et est mainte- nue constante à cette valeur tant que le plongeur 6 est au repos au cours du déplacement angulaire x de la came 1. De la chambre de pompe 8 part la conduite d'injection qui présente d'abord un canal de pression 17 commandé par une électrovalve 16 Lorsque l'électrovalve 16 est ouverte, le carburant se trouvant sous haute pression sort de la chambre de pompe 8 et, en longeant le cône de valve 18, passe dans la conduite 22 et va l à la soupape d'injection 19 qui comporte un gicleur injecteur (non re- péré par une référence) Lorsque l'électrovalve est fermée, c'est-à- dire lorsque le canal de pression 17 est fermé, le carburant dans la conduite 22 peut se décharger via la conduite de décharge 23 et une val- ve pour pression constante 24 Cette valve pour pression constante 24 est réglée à une pression d'ouverture déterminée, choisie de façon que la pression dans la conduite de décharge 23, ne décroisse pas trop for- tement entre deux processus d'injection En outre, une conduite 26 part du canal de pression 17 et va à une valve de sûreté 27 empêchant une montée inadmissible de la pression dans la chambre de pompe 8, par exemple en cas de défaillance de l'électrovalve 16 ou de coincement du plongeur différentiel Il Sur le dessin, on reconnaît en outre diver- ses conduites pour ramener le carburant ayant fui à un réservoir de carburant d'o il est refoulé, par une pompe de refoulement 14 V, dans la conduite d'arrivée de carburant 10. La partie électrique du dispositif d'injection comporte un dispositif de mesure 30 avec capteur de déplacement opérant électrique- ment. Le signal de ce dispositif de mesure est amené à un appareil de commande 31 via un amplificateur de valeur de mesure 32 Cet appa- reil de commande 31 délivre des signaux de commutation pour commander l'électrovalve 16 à laquelle ils sont amenés via un amplificateur de puissance 33 A l'appareil de commande 31 sont amenés, de façon connue, d'autres signaux d'entrée, par exemple le signal d'une pédale d'accélé- rateur 34 pour régler la puissance du moteur et, via la ligne 35, le signal d'un capteur de vitesse de rotation non représenté, couplé à 42815 l'arbre à came A partir de ces signaux d'entrée, l'appareil de com- mande calcule le début d'injection et fournit, pour une position angu- laire déterminée de l'arbre à came, un signal de commutation causant l'o verture de l'électrovalve 16 En outre, l'appareil de commande 31 com- pare, à une valeur prédéterminée, la course de refoulement du piston différentiel Il indiquée par le dispositif de mesure 30, et fournit un signal de commutation pour fermer l'électrovalve 16 lorsqu'une cour- se de refoulement prédéterminée est atteinte De cette manière, on est assuré que la quantité refoulée correspondra exactement à la valeur op- timale dans toutes les conditions de charge du moteur. La plage angulaire a dans laquelle le rayon de la came 1 est constant est choisie de façon que, dans les conditions de marche usuel- les, le plongeur 6 reste au repos jusqu'à ce que le processus d'injec- tion soit terminé La came continuant à tourner, la course d'aspiration de la pompe recommence enfin, puisque le plongeur 6 est déplacé vers le bas par la force du ressort 4 Le plongeur différentiel Il suit ce mou- vement vers le bas jusqu'à ce que le plongeur de réserve 13 soit au con- tact de la butée 25 Lors de la suite du mouvement descendant du plon- geur 6, la valve d'aspiration 9 s'ouvre, et du carburant pénètre à nouvea dans la chambre de pompe 8 Ensuite, le processus d'injection déjà dé- crit se répète. Sur la figure 1, on a indiqué que la conduite de réserve de pression 14 est protégée par une valve de sûreté de réserve 40 En ou- tre, on a indiqué qu'un petit groupe de pompage MA compense les pertes par fuites susceptibles de survenir sur le plongeur différentiel 11, de sorte que la pression dans cette conduite 14 est constamment maintenue à une valeur prédéterminée Enfin, on a aussi représenté un accumulateur à ressort pneumatique 48 qui est nécessaire lorsque le volume de liquide dans la conduite de réserve de pression 14 est relativement petit et que les caractéristiques élastiques nécessaires ne peuvent donc pas être at- tendues de ce volume de liquide La caractéristique d'élasticité est alors réalisée, pour l'essentiel, par l'accumulateur à ressort pneumati- que 48 La pression dans la conduite de réserve de pression 14 peut être réglée à des valeurs différentes, de sorte que l'on peut aussi opérer avec des pressions d'injection différentes, mais qui restent constantes. Pour ce qui est du liquide contenu dans la conduite de réserve de pres- sion 14, il peut avantageusement s'agir aussi de carburant. La figure 2 représente schématiquement un dispositif d'in- jection pour un moteur à combustion interne à N cylindres a, b, n. Tous ces plongeurs différentiels sont sollicités par la pression d'un liquide dans une conduite de réserve de pression commune, 14 Ainsi, la complexité de la réalisation est réduite, par rapport aux systèmes connus, car il n'y a pas besoin d'une réserve pour chaque cylindre La conduite de réserve de pression 14, commune à tous les plongeurs diffé- rentiels 11, est alimente par un unique groupe de pompage MA Comme, dans le cas de cette réalisation, le volume de liquide dans la conduite de réserve de pression 14 est relativement important, on peut, dans cer- taines conditions, se passer de l'accumulateur à ressort sup- plémentaire 48, si le volume de liquide présente déjà les caractéristi- ques élastiques nécessaires. Pour terminer, on va considérer quelques autres caractéristi- ques avantageuses du dispositif d'injection de carburant représenté sur les dessins. La pompe refoulante est entraînée par une came I sur laquelle le galet 2 prend appui Comme, avec ce système d'injection doté d'une réserve, des temps de refoulement brefsne sont pas nécessaires, la pression à l'interface entre came et galet est relativement faible, ainsi que, par conséquent, l'usure L'utilisation d'une pompe à valve d'aspiration agencée dans le plongeur de pompe permet de n'avoir pas besoin de lumières dans la région du guidage du plongeur dans laquelle les fortes pressions s'établissent. Au total, ce dispositif d'injection de carburant se distin- gue par une grande longévité et une faible complexité structurelle En particulier, le début d'injection est réglable entre les limites éloi- gnées, et la quantité injectée est exactement adaptée aux conditions de fonctionnement nécessaires, même dans le cas d'une pression d'in- jection importante et constante, excédant 1000 bars. Enfin, il convient en outre d'indiquer que les moyens élec- troniques de commande 31 peuvent, dans le cas de moteurs polycylindri- ques, être conçus et réalisés de façon à comparer les courses des di- vers plongeurs différentiels Il et, en cas d'écarts entre ces courses, à commander dans le temps la ou les électrovalves correspondantes, de façon que tous les pistons différentiels exécutent la même course Cela conduit alors à l'injection d'un même volume dans tous les cylindres. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne, comportant D une pompe, une réserve et une électro- valve commandée par un appareil de commande et placée dans la conduite d'injection allant à un gicleur d'injection, la pompe refoulant le carburant dans la chambre de pompe et, ce faisant, déplaçant un plongeur chargé par pression, lequel, après la fin du refoulement de la pompe, refoule le carburant à un gicleur d'injection, caractérisé en ce que la course de refoulement du plongeur ( 12) est prise en compte par un dis- positif de mesure ( 30),en ce que le signal de ce dispositif de mesure ( 30) est amené à l'appareil de commande ( 31) et en ce que l'électro- valve ( 16) est fermée par un signal de commutation de l'appareil de commande ( 31), lorsqu'une course de refoulement prédéterminée est at- teinte. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur de pression ( 12) est chargé par un volume de liquide de préférence par un volume de carburant, se trouvant sous une pression déterminéee 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression chargeant le plongeur de pression ( 12) est engendré par un accumulateur à ressort pneumatique ( 48) - 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le plongeur de pression ( 12) constitue, en combinaison avec un plongeur de réserve ( 13), un plongeur différentiel ( 11), la surface à effet de piston par laquelle le plongeur de pression ( 12) délimite la chambre de pompe ( 8) étant plus petite que la surface à effet de piston par laquelle le plongeur de réserve ( 13) est chargé par la pression du volume de liquide et/ou la pression de l'accumulateur à ressort pneu- matique ( 48). 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pression chargeant le plongeur de réserve ( 13) est réglable. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que, dans le cas d'un moteur à combustion interne ayant plusieur cylindres (a,b, n), il est prévu, pour tous les plongeurs de réserve ( 13) affectés aux divers cylindres, une con- duite de réserve de pression commune ( 14) recevant le liquide. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les pertes par fuite du liquide chargeant le plongeur de réserve ( 13) sont compensées par un générateur de pression (MA). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la pompe refoulant le carburant dans la chambre de pompe ( 8) est une pompe avec valve d'aspiration ( 9) dans le plongeur de pompe ( 6). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le plongeur de pompe ( 6) est entraîné par une came ( 1), et en ce que le rayon de cette came déterminant le maximum de la course de refoulement du plongeur ( 6) est constant dans une plage angulaire déterminée (a), pendant le processus d'injection. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas d'un moteur à combus- tion interne à plusieurs cylindres (a, b n) les courses de refoule- ment des divers pistons différentiels ( 11) sont comparées entre elles et en ce que le même volume de carburant est injecté dans tous les cylindres grâce a une commande des diverses électrovalves ( 16) faite en fonction du résultat de cette comparaison.