Brevet FR2558533A1 — publié le 19850726

_ 1 _ DISPOSITIF DE SECURITE POUR SOUPAPE D INJECTION A PRESSION CONSTANTE DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE. L'invention se rapporte aux dispositifs de sécurité portés par les soupapes d'injection des moteurs à com- bustion interne. On connaît le principe d'injection dit "Pression-Temps" caractérisé par l'utilisation de soupapes d'injection, alimentées sousune pression nor- malement constante, délivrant une quantité de combus- tible en proportion de leur temps d'ouverture. Les soupapes d'injection de ce genre ont l'inconvénient qu'en cas de grippage du pointeau, de rupture du bec d'injecteur ou de défaillance du système de pilotage, il n'est plus possible de régler la quantité de com- bustible injectée, le moteur pouvant subir, alors, de gros endommagements. Un dispositif connu de ce type est décrit dans le bre- vet FR 1 555 369. Il consiste en un appareillage placé dans la canalisation d'admission de la soupape d'in- jection et/ou dans la canalisation d'échappement de la/ou des soupapes de commande qui sont actionnées électromagnétiquement, qui obture l'une ou l'autre des canalisations décrites ci-dessus, cela en cas de dépassement de la quantité maximale admissible de car- burant injecté. Cet appareillage se compose principalement d'un piston se mouvant dans un alésage. Ce piston est maintenu d'un côté par un ressort, une canalisation comportant une restriction est ménagée parallèlement à l'alésage du piston, cette canalisation débouche dans l'alésage côté ressort. La face du piston opposée au ressort est reliée à l'arrivée de combustible et à l'autre 493q8 1 1 -2- extrémité de la canalisation désignée ci-dessus; la face du piston, côté ressort, est en communication avec la soupape d'injection. Lorsque l'injection se produit, la pression s'abaisse sur la face du piston faisant déplacer ce dernier en comprimant le ressort, en fin d'injection le piston est ramené par le res- sort. Au cas o la soupape d'injection est défec- tueuse, le piston effectue un déplacement tel qu'il vient obturer la canalisation décrite plus haut inter- rompant ainsi le débit. La restriction prévue dans la canalisation est prévue pour que le piston puisse être ramené à sa position primitive sous l'action du res- sort entre deux injections successives et ceci, même à la plus grande vitesse du moteur. L'invention vise à limiter l'injection lorsque la quantité de combustible injectée dépasse une valeur maximale admissible mais également lorsque le régime moteur dépasse un niveau donné. L'invention se propose de fournir un dispositif du type décrit ci-dessus qui présente une amélioration sur les points suivants: - simplicité de fabrication; - fiabilité de l'étanchéité en cas de fermeture du dispositif; - indication de la/des soupape(s) d'injection concer- née(s) par un défaut; - possibilité d'utiliser les autres soupapes d'injec- tion bien que l'une d'elles soit défectueuse et ceci sans perte de carburant dans la soupape défectueuse; et -3- - possibilité de remettre en fonctionnement le moteur utilisant ce type de soupape d'injection bien que l'une d'entre elles soit défectueuse, sans perte de carburant par cette dernière. A cet effet, et suivant une particularité de l'inven- tion, ce dispositif de sécurité obture la canalisation principale d'alimentation de la soupape d'injection à commande électromagnétique, de façon permanente et définitive en cas de dépassement de la quantité maxi- male admissible de carburant injectée ou de dépasse- ment de la fréquence de commande pour une quantité injectée donnée, inférieure à la quantité maximale admissible. Suivant une autre particularité de l'invention, ce dispositif de sécurité comprend une bille, un piston pourvu d'un orifice calibré disposé en série avec la canalisation principale, un manchon de guidage de ce piston et un ressort de rappel de ce piston, ces élé- ments constitutifs étant assemblés de façon à per- mettre d'une part, à ce piston de parcourir lors de chaque injection, un trajet variant en fonction de la quantité débitée et de revenir en position de repos entre deux injections successives par l'action de ce ressort, et d'autre part, à cette bille d'obturer la section unique de passage de ce manchon dès que la course du piston atteint une valeur préétablie corres- pondant à une quantité injectée maximale admissible. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription qui suit de trois modes de réalisation, don- née à titre d'exemples non limitatifs et en.référence aux dessins annexés dans lesquels: 49398 11676 4- - les figures 1, 2 et 3 représentent des vues schéma- tiques de trois modes de réalisation respectifs d'un dispositif de sécurité conforme à l'invention; - la figure 4 est une courbe illustrant le déplacement de la bille d'un dispositif de sécurité représenté aux figures 1, 2 et 3 en fonction du temps; - la figure 5 est une courbe correspondant à celle de la figure 4 et illustrant la variation de la quan- tité injectée de combustible en fonction du temps; - les figures 6, 7 et 8 représentent, pour un cas de dépassement de la quantité injectée maximale, des courbes de variation en fonction du temps, respecti- vement du signal de commande d'une soupape électro- magnétique, de la quantité injectée de combustible et du déplacement de la bille correspondant à l'un des dispositifs de sécurité des figures 1, 2 et 3; - les figures 9, 10 et 11 représentent, pour un cas de dépassement du régime moteur, des courbes analogues à celles des figures 6, 7 et 8; et la figure 12 représente une courbe de variation extrême du régime moteur en fonction de la quantité injectée de combustible avec un dispositif de sécu- rité conforme à l'invention, qui permet de définir les limites de fonctionnement du moteur. Conformément à l'invention, le dispositif de sécurité pour soupape d'injection à pression constante de moteur à combustion interne, représenté à la figure 1, comprend une bille 2 de diamètre D en appui sur un 49" -5- piston creux 4 quidé par un manchon 6 et rappelé par un ressort intérieur 8. Ce piston comporte un orifice calibré à gicleur 10 de diamètre d qui relie l'entrée 12 de la canalisation principale 14 d'alimentation d'une soupape à commande électromagnétique non représentée, à la sortie 16 du dispositif de sécurité. Le manchon 6 est constitué d'un métal relativement plus tendre que la matière de la bille 2 et le diamètre D' de guidage du piston ou diamètre intérieur du manchon est légèrement inférieur à celui D de la bille. Le centre de la bille 2 est séparé du bord 18 du man- chon 6 d'une distance maximale X + t ()>0), X repré- sentant le déplacement maximal de cette bille jusqu'au contact avec le manchon 6. Suivant un autre mode de construction illustré à la figure 2, le piston est disposé au-dessus de la bille elle-même soulevée par le ressort de rappel. Une autre disposition constructive illustrée à la figure 3 peut être adoptée en ménageant un jeu entre la bille et l'alésage 20 dans laquelle elle se déplace, tel que la section de passage ainsi définie soit iden- tique à celle d du gicleur 10 représenté aux figures 1 et 2. En référence aux figures 1 à 12, le dispositif de sécurité précédemment décrit fonctionne de la manière suivante: A l'instant de l'injection, il se produit une dépression à la sortie 16 du dispositif de sécurité dans la canalisation 14. Celle-ci provoque un déplace- ment du piston 4 par l'effet de la chute de pression existant entre les deux faces du piston par 49398 1 1676 - 6 - l'intermédiaire de l'orifice calibré 10. A la fin de l'injection, la quantité qui aura été débitée sera: Q = 1t /4.D'2 /. Le débit est arrêté du fait de la fermeture de l'injecteur et la dépression à la sortie 16 disparaît. Le ressort de rappel 8 repousse alors le piston 4 ainsi que la bille 2 et les replace dans leurs positions initiales en attente de l'injection suivante. En cas de défaut, par exemple un temps d'injection trop grand, un injecteur resté ouvert ou une fuite de combustible, le déplacement du piston 4 atteint une valeur, = X. A cet instant, le débit se trouve arrêté par l'interposition de la bille 2 dans le manchon de guidage 6 d'une part, et toute la pression du circuit s'exerçant sur la section de la bille 2, celle-ci se trouve repoussée contre ce manchon de diamètre inté- rieur D' (D' 4 D) sous l'effet de la force ainsi créée. Comme cette force de poussée est largement supérieure à la force du ressort de rappel 8, la bille conserve cette position d'appui et isole parfaitement le circuit défectueux. La figure 4 montre le déplacement de la bille 2 en appui sur le piston 4, en fonction du temps. Ce dépla- cement et le débit d'injection représenté à la figure sont synchronisés pendant une durée de temps Ti. Le temps de retour de la bille sous l'effet du ressort de rappel correspond à Tr. La somme Ti + Tr est prévue à une valeur légèrement inférieure à une période d'in- jection. La valeur X représente la course maximale de la bille, prévue pour permettre la quantité maximale de combustible à injecter, qui entraîne le verrouil- lage du dispositif de sécurité. 2e58533 -7- Les figures 6, 7 et 8 illustrent un cas de dépassement de la quantité injectée maximale entraînant la mise en sécurité. La deuxième impulsion du signal de commande représenté à la figure 6 pour une soupape électro- magnétique se prolonge trop; le temps d'injection Ti atteint alors une valeur fixée Tm entraînant un dépla- cement maximal X de la bille, ce qui provoque la mise en sécurité (cf. figures 7 et 8). Les figures 9, 10 et 11 illustrent un cas de dépasse- ment du régime moteur entraînant la mise en sécurité. La figure 9 montre le signal périodique de commande d'une soupape électromagnétique. La figure 10 montre la quantité injectée en fonction du temps. Comme cela est visible à la figure 11, la période Pc du signal de commande est inférieure à la somme (Ti + Tr) représen- tant la période propre au dispositif de sécurité. Au retour de la bille 2, celle-ci ne peut reprendre sa position de repos et se retrouve décalée d'une valeur xo (cf. figure 11); à chaque injection, le déplace- ment de la bille croît de la valeur x 0. Lorsque l'on parvient à l'identité de X avec Xi + nxo, le disposi- tif se met en sécurité (Xi représente le déplacement initial de la bille et n le nombre d'injections anor- males). La figure 12 montre le fonctionnement global du dispo- sitif de sécurité avec le point Qi indiquant la quan- tité maximale pouvant être injectée, le point Ni indi- quant le départ de la régression du débit maximum en fonction du régime, le point Nm indiquant le régime maximum pouvant théoriquement être obtenu avec une très faible quantité injectée. Les limites de fonction- nementdu moteur devront être circonscrites à ce trapèze> par exemple le rectangle OQMN. 49398 11676 2'58533 -8- REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité pour soupape d'injection à pression constante de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il obture la canalisation princi- pale d'alimentation de cette soupape de façon perma- nente et définitive en cas de dépassement de la quan- tité maximale admissible de carburant injectée ou de dépassement de la fréquence de commande pour une quan- tité injectée donnée, inférieure à la quantité maxi- male admissible. 2. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bille (2), un piston (4) pourvu d'un orifice calibré (10) disposé en série avec la canalisation principale (14), un manchon (6) de guidage de ce piston (4) et un ressort de rap- pel (8) de ce piston, ces éléments constitutifs étant assemblés de façon à permettre d'une part, à ce piston de parcourir lors de chaque injection, un trajet variant en fonction de la quantité débitée et de reve- nir en position de repos entre deux injections succes- sives par l'action de ce ressort (a), et d'autre part, à cette bille (2) d'obturer la section unique de pas- sage (18) de ce manchon (6) dès que la course du pis- ton (4) atteint une valeur préétablie correspondant à une quantité injectée maximale admissible. 3. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bille (2), un alésage (20), un machon (6) et un ressort de rappel - (8), ces éléments constitutifs étant disposés de façon à permettre d'une part, à cette bille (2) de parcourir lors de chaque injection, un trajet variant en fonction 49398 1 -9- de la quantité débitée et au-travers de cet alésage (20) avec un jeu déterminé, et de revenir en position de repos entre deux injections successives par l'ac- tion de ce ressort (8), et d'autre part, à cette bille (2) d'obturer la section unique de passage (18) de ce manchon (6) dès que sa course atteint une valeur pré- établie correspondant à une quantité injectée maximale admissible. 49398 1 Il