Brevet FR2538456A1 — publié le 19840629

L'invention concerne une pompe d'injection de carburant, notamment pour moteurs à combustion interne du type diesel, compot tant un piston mobile dans un corps de guidage dans lequel il port ce corps de guidage du piston ayant, dans la région du point mort du piston, au moins un trou d'admission débouchant dans la chambre pompe, et, en plus, décalé d'un petit intervalle vers le point mor haut du piston, un trou de décharge, le piston étant pourvu de bor de commande appropriés et commandant la quantité de fluide à injec Une pompe d'injection de ce genre est décrite dans le bri vet DD-PS 130 873 Dans ce cas, le trou de décharge supplémentaire possède une section droite relativement petite et opère en tant qu'étranglement par lequel, lors du début du refoulement, une quan tité partielle du carburant peut être évacuée hors de la chambre de la pompe Cela a pour but d'obtenir une décroissance plus rapide di la caractéristique de refoulement lorsque la vitesse de rotation di l'arbre à came diminue Par contre, la présente invention a pour but de dévelop- per une pompe d'injection de carburant de ce genre, comportant un trou supplémentaire pour décharge, de façon à permettre une varia- tion continue du début d'injection, ce développement devant être réalisé avec des moyens aussi simples et fiables que possible. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'écoulement de décharge du carburant par le trou de décharge est commandé par une valve dont l'organe obturateur peut être bloqué à une position de repos autorisant la décharge, ce blocage étant réa- lisé par des moyens d'arrêt, et par le fait qu'après relâchement de ces moyens d'arrêt, l'organe obturateur est amené, par le carburant se déchargeant, à sa position de travail interdisant la décharge de carburant. L'idée à la base de l'invention est que le début d'injec- tion peut être modifié de façon continue, dans une plage étendues si l'on commande ce trou de décharge par une valve fermant rapidement Le temps de fermeture de la valve doit alors être de l'ordre de 0,5 ms Une telle valve à fermeture très rapide est réalisée, selon l'invention, par le fait que, pour fermer cette valve dont l'organe obturateur est arrêté par des moyens d'arrêt lorsqu'il est à sa position de repos, on utilise la pression du carburant sortant de ce trou. Les moyens d'arrêt qui bloquent l'organe obturateur de la valve à la position de repos, position pour laquelle ce trou de dé- charge est ouvert, peuvent être commandés pneumatiquement ou hydrau- liquement Toutefois, de préférence, ce sont des moyens d'arrêt agis- sant électromagnétiquement qui sont utilisés, car on peut appliquer à l'électro-aimant une impulsion de courant inverse et, ainsi, abré- ger davantage le temps de fermeture de la valve. Pour ramener l'organe obturateur à la position de repos, on peut utiliser n'importe quel autre organe de rappel Comme, au cours de la course d'aspiration du piston, il s'établit, dans-la chambre de la pompe, une dépression qui soutient le mouvement d'ou- verture de l'obturateur et, comme il s'écoule pendant cette course d'aspiration un temps suffisant pour ouvrir la valve, il en résulte que l'on peut utiliser de simples ressorts de rappel pour rappeler l'obturateur de cette valve. Afin que les contraintes de la valve soient aussi faibles que possible, il convient de veiller à ce que l'intervalle entre trou d'admission et trou de décharge soit choisi de façon que le -piston de la pompe ait presque atteint, ou même partiellement re- couvert le trou de décharge lorsque, pour le début de l'injection le plus tardif possible, l'organe obturateur est amené à sa position de travail On évite ainsi l'action de la haute pression de la pompe sur l'obturateur de -la valve. 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 à la figure unique du dessin annexé qui représente une vue partielle, en coupe, des com- posants d'une pompe d'injection de carburant essentiels pour l'inven- tion. Un piston de pompe, 11, porte avec possibilité de déplace- ment dans un corps de guidage de piston 10 Pendant sa course de travail, ce piston Il refoule le carburant hors de la chambre de pompe 12 via une valve 13 dans une conduite d'injection 14. Un trou d'admission 15 traverse le corps de guidage de piston 10 et débouche dans la chambre de pompe 12, dans la région du point mort bas (représenté) du piston En outre, le corps de gui- dage de piston 10 présente en plus un trou de décharge 16 décalé en direction du point mort haut du piston. Une valve du genre à soupape, globalement désignée par la référence 20, permet de commander ce trou de décharge Le carter 21 de cette valve 20 est monté' directement sur le corps de guidage de piston 10 de façon que le siège conique 22 dé la valve, ouvrant vers le trou de décharge 16 soit centré par rapport à celui-ci. Comme organe obturateur 23 de la valve, c'est un c 6 ne de soupape qui est utilisé, sur lequel est formge une tige 24 qui traverse un alésage 25, dans le carter de valve 21 Sur le dessin, cet orga- ne obturateur de valve 23, est représenté à sa position de repos, danslaquelle le trou de décharge 16 est pratiquement ouvert car le carburant peut s'écouler hors de la chambre de pompe 12, via ce trou de décharge 16, la section d'ouverture 26 de la valve, l'alé- sage 25 et des canaux 27. Dans cette position de repos, l'organe obturateur de valve 23 est arrêté par des moyens d'arrêt globalement désignés par la référence 30 Ces moyens d'arrêt 30 comportent un éleétro-aimant, 31, avec noyau de fer 32, bobine magnétique 33 et armature mobile 34 A cette armature 34 est solidarisée une vis de réglage 35 qui pénètre dans un trou 36 aménagé dans le noyau de fer 32 et qui sert de butée pour la tige 24 de l'organe obtura- teur de valve 23 Deux ressorts de rappel 37 prenant un appui. fixe sur la carcasse formant monture, maintiennent l'armature 34 à la position représentée, même lorsque l'électro-aimant 31 n'est pas excité. Dans ce qui suit, le mode de fonctionnement de cette pompe à injection de carburant représentée sur le dessin est expliqué plus en détail, en admettant, pour commencer, que l'organe obturateur de valve 23 occupe la position de repos représentée et que, dans cette position, il est bloqué par la force de l'électro-aimant excité, 31. Lors de la course de refoulement du piston Il de la pompe, le trou d'admission 15 est d'abord fermé Toutefois, mime lorsque ce trou d'admission 15 est fermé, il n'y a d'abord aucun refoulement de carburant dans la conduite d'injection 14 car le carburant peut s'écouler hors de la chambre de pompe 12 via le trou de décharge 16, en longeant le cône de soupape 23 L'écoulement du carburant sortant ainsi a pour effet qu'une force de fermeture agit sur le c 8 ne de soupape, dans la direction de fermeture F Cette force de fermeture est toutefois insuffisante pour surmonter la force de l'électro- aimant 31 La-valve 20 reste donc d'abord ouverte. Ceci étant, en fonction de la vitesse de rotation, ou de tout autre paramètre intéressant, il est mis fin, à un instant dé- terminé, à l'excitation de l'électro-aimant 31 Les moyens d'arrêt bloquant-l'organe obturateur de valve à la position de repos sont ainsi libérés La force de l'aimant décroît alors rapidement et de- vient inférieure à la force de fermeture F agissant sur l'organe obturateur 23 et cette force déplace alors le cône de soupape dans la direction de fermeture, contre la force des ressorts de rappel 37. La section droite de l'ouverture 26 devient ainsi plus petite, et la chute de pression dans cette région devient de plus en plus grande, ce qui a pour conséquence un accroissement de la force de fermeture F. L'organe obturateur de valve 23 est ainsi amené à sa position de travail dans laquelle il s'applique avec étanchéité sur le siège de valve 22 Il ne peut alors plus y avoir d'écoulement de carburant hors de la chambre de pompe 12, via le trou de décharge 16 et le processus d'injection commence Le trou de décharge 16 qui se pro- longe dans le carter de valve 21 est donc fermé. Le piston Il de la pompe termine alors sa course de tra- vail, la valve 13 étant ouverte, et le carburant étant poussé hors de la chambre'12 de la pompe, dans la conduite d'injection 14 La fin du processus d'injection est provoquée de manière classique par des bords de commande aménagés sur le piston 11, de la pompe et des trous de commande dans le corps de guidage du piston 10 Lorsque le processus d'injection est terminé, il ne règne qu'une faible pression dans la chambre 12 de la pompe, de sorte que les ressorts de rappel 37 ramènent l'armature 34, donc aussi l'organe obturateur 23, de la position de travail à la position de repos Ce mouvement de rappel reçoit en outre le soutien de la force de l'électro-aimant 31 qui est alors de nouveau excité et d'une dépression qui s'établit dans la chambre 12 de la pompe pendant la course de recul du piston Il de la pompe L'électro-aimant 31 réexcité a pour effet qu'après chaque processus d'injection, l'organe obturateur 23 est de nouveau bloqué à sa position de repos Ce n'est que lors de la prochaine cour- se de travail du piston Il de la pompe que ces moyens d'arrêt opé- rant électromagnétiquement seront relâchés, cela par suppression de l'excitation de l'électro-aimant, ou par application d'une impulsion de courant inverse abrégeant encore plus le temps de fermeture de la valve. La distance A entre le trou d'admission 15 et le trou de sortie 16 est choisie de façon que le piston Il de la pompe attei- gne presque le trou de décharge 16, ou même le recouvre partiellement lorsque, pour le début d'injection le plus tardif possible, l'organe obturateur de valve est amené à la position de travail Ainsi, on arrive à ce que l'organe obturateur 23 de la valve ne soit pas sol- licité trop longtemps par la haute pression de la pompe En outre, le début d'injection le plus tardif est déterminé non pas par le bord du trou de décharge 16 mais exclusivement par le processus de fer- meture de la valve 20. Des essais ont montré que l'on peut obtenir, en suivant ce principe, des temps de fermeture de valve inférieurs à 0,5 ms Seuls des temps de fermeture de valve aussi courts sont susceptibles de permettre une variation continue du début d'injection pendant que le piston de pompe Il se déplace entre le bord supérieur du trou d'admission 15 et le bord supérieur du trou de décharge 16 Des temps de fermeture de valve aussi courts ne pour- raient pas être obtenus avec un tiroir, actionné électromagnétique- ment, qui fermerait le trou de sortie 16, transversalement à la di- rection du courant de sortie De tels systèmes avec tiroir pour fer- mer le trou de décharge 16 sont plutôt envisageables pour deux échelons de réglage du début d'injection. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, la valve 20 est montée directement sur le corps 10 de guidage du piston Bien entendu, on peut aussi envisager une solution dans laquelle cette valve 20 serait un composant séparé, relié au trou de décharge 16 par une conduite Toutefois, dans ce cas, les per- tes de charge de cette conduite conduiraient à un accroissement des temps de fermeture de valve C'est pourquoi, on disposera la valve aussi près que possible du trou de décharge. Dans l'exemple de réalisation représenté, les ressorts de rappel 37 servent d'organes de rappel pour rappeler l'organe obturateur 23 à la position de repos Toutefois, comme organe de rappel, on pourrait aussi utiliser un électro-aimant supplémentaire, ou bien un autre organe de rappel, hydraulique ou pneumatique. Bien entendu, les moyens d'arrêt pourraient être conçus différemment En particulier, on pourrait envisager des moyens d'ar- rêt comportant un élément de rappel déplacé sur la trajectoire de la tige 24, transversalement à la direction du mouvement de l'organe obturateur 23. Pour terminer, il convient de noter que, même en cas d'un défaut de la valve 20, la pompe à injection peut fonctionner, mais, bien entendu, n'opère alors pas dans des conditions de fonctionnement optimales Ainsi, dans le cas ou, par exemple, l'organe obturateur 23 de la valve 20 reste à la position de repos représentée, pour laquel- le le carburant peut s'écouler par le trou de décharge -16, le début d'injection est commandé par le bord supérieur de ce trou de déchar- ge 16 Par contre, dans le cas o la valve 20 est fermée en per- manence, le début d'injection est commandé par le bord supérieur du trou d'admission 15. En fin de compte, en utilisant, pour fermer une valve, la pression d'écoulement du carburant s'écoulant par le trou de déchar- ge 16, on crée une pompe à injection de carburant dans laquelle le début d'injection peut être modifié de façon continue, dans une plage étendue, de façon très simple Une telle pompe à injection de carbu- rant peut donc être facilement adaptée à différentes conditions de fonctionnement du moteur thermique diesel. 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. -2538456 REVENDICATIONS 1 Pompe d'injection de carburant, notamment pour moteur à combustion interne du type diesel, comportant un piston mobile dans un corps de guidage dans lequel il porte, ce corps de guidage du piston ayant, dans la région du point mort bas du piston, au moins un trou d'admission débouchant dans la chambre de pompe, et, en plus, décalé d'un petit intervalle vers le point mort haut du piston, un trou de décharge, le piston étant pourvu de bords de commande appro- priés et commandant la quantité de fluide à injecter, caractérisée en ce que l'écoulement de décharge du carburant par le trou de dé- charge ( 16) est commandé par une valve ( 20) dont l'organe obturateur ( 23) peut être bloqué à une position de repos autorisant la décharge, ce blocage étant réalisé par des moyens d'arrêt ( 30), et en ce qu'après relâchement de ces moyens d'arrêt ( 30), l'organe obturateur ( 23) est amené, par le carburant se déchargeant, à sa position de travail in- terdisant la décharge de carburant. 2 Pompe d'injection selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que l'organe obturateur ( 23) peut être bloqué à sa posi- tion de repos par la force d'un électro-aimant excité ( 31). 3 Pompe d'injection selon la revendication 2, caractéri- sée en ce que, pour relâcher les moyens d'arrât ( 30), le courant d'alimentation de l'électro-aimant ( 31) est interrompu et/ou une impulsion de courant inverse est appliquée à cet électro-aimant ( 31). 4 Pompe d'injection selon au moins l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que, pendant la course de re- cul du piston ( 11) de la pompe, l'organe obturateur ( 23) est amené de la position de travail à la position de repos par un organe de rappel. Pompe d'injection selon la revendication 4, caracté- risée en ce que des ressorts de rappel ( 37) servent d'organe de rappel pour rappeler l'organe obturateur ( 23). 6 Pompe d'injection selon au moins l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que l'intervalle (A) entre le trou d'admission ( 15) et le trou de décharge ( 16) est choisi de façon que le piston ( 11) de la pompe ait presque atteint, ou même partielle- ment recouvert le trou de décharge ( 16) lorsque, pour le début d'injection le plus tardif possible, l'organe obturateur ( 23) est amené à sa position de travail. 7 Pompe d'injection selon au moins l'une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le carter ( 21) de la val- ve ( 20) est monté directement sur le corps ( 10) de guidage du pis- ton, en ce que la valve possède un siège conique ( 22) ouvrant vers le trou de décharge ( 16) et de préférence centré par rapport à celui-ci ( 16), et en ce que l'organe obturateur ( 23), réalisé sous la forme d'un cône de soupape, comporte une tige ( 24) qui traverse le carter ( 21) de la valve et qui est en interaction avec une armature mobile ( 34) d'un électro-aimant ( 31).