Brevet FR2567579A1 — publié le 19860117

A 2567579 APPAREIL DE POMPAGE DE COMBUSTIBLE POUR MOTEUR A ALLUMAGE PAR COMPRESSION La présente invention est relative à un appareil de pompage de combustible destiné à alimenter un moteur à allumage par compression, et comprenant une pompe à haute pression ayant des orifices de sortie destinés à être re- liés respectivement aux injecteurs du moteur. Un appareil de pompage d'un type connu est celui à distributeur rotatif qui comporte habituellement une pom- pe à basse pression pour distribuer du combustible à la pompe à haute pression, la pompe basse pression étant du type àpalettesou àengrenages,couplée àl'arbre d'entraine- ment de l'appareil. Si le réservoir associé d'alimentation en combustible est vide un tel appareil ne peut s'amorcer de lui-même sans une rotation importante du moteur. La pra- tique a été jusqu'à présent de prévoir une autre pompe basse pression, habituellement du type à membrane, pour distribuer du combustible à l'admission de l'appareil. Une telle pompe peut avoir un grand déplacement, ce qui a pour résultat que l'amorçage nécessaire'de l'appareil et la purge de l'air du système à combustible peuvent être obtenus rela- tivement rapidement avec une fatigue minimale du système électrique et du moteur de démarrage du moteur. Le fait de prévoir une pompe à membrane montée sur le moteur ajoute au prix du système à combustible. Lorsque le moteur est destiné à entrainer un camion grand-routier, le coût sup- plémentaire peut être supporté mais lorsque le moteur est destiné à entrainer une camionnette de livraisons ou un petit camion, le prix supplémentaire est un inconvénient sérieux. Il est cependant plus probable qu'au cours de son existence un tel véhicule tombe en panne de combustible en raison du comportement fréquent des conducteurs qui es- timent qu'il y a suffisamment de combustible dans le réser- voir pour permettre d'entreprendre un court trajet. Il est possible, au moyen d'une conception appro- priée, d'utiliser les plongeurs de pompage à haute pres- sion de la pompe distributrice pour aspirer du combustible dans le réservoir, mais le débit avec lequel le combusti- ble peut être pompé est limité par le fait que le déplace- ment maximum des plongeurs n'est souvent pas beaucoup supé- rieur à la quantité maximale de combustible qui peut être envoyée au moteur. L'amorçage et la purge du système à com- bustible peuvent par conséquent nécessiter une rotation im- portante du moteur. Le but de la présente invention est de réaliser un tel appareil sous une forme simple et commode. Suivant l'invention, un appareil de pompage du type précité comprend un boitier, un distributeur rotatif monté dans le boitier, un arbre d'entrainement couplé au disributeur, cet arbre s'étendant à l'extérieur du boitier à travers une chambre d'entrée de combustible délimitée dans le boitier, un plongeur monté dans un alésage formé dans le distributeur, Un dispositif à cames pour entrainer le plongeur de façon positive en mouvement alternatif dans l'alésage d'une façon coordonnée dans le temps avec le mo- teur associé, le plongeur délimitant avec l'alésage une première chambre de pompage, un premier système de passages dans le distributeur et le boitier pour acheminer le com- bustible chassé de ladite première chambre de pompage vers les orifices de sortie tour à tour, ces orifices de sortie étant reliés en service aux injecteurs du moteur associé respectivement, une seconde chambre de pompage délimitée en partie par ledit plongeur, le volume de ladite seconde cham- bre de pompage augmentant lorsque le volume de la première chambre de pompage diminue et inversement, un second dispo- sitif de passages dans le distributeur et le boitier, à travers lequel du combustible chassé de ladite seconde cham- bre de pompage peut s'écouler dans la première, un troisiè- me dispositif de soupape pour relier ladite chambre s'en- trée de combustible à ladite seconde chambre de pompage tan- dis que le volume de la seconde chambre augmente, une pompe à membrane montée sur le boitier, cette pompe à membrane comprenant une chambre délimitée en partie par une membra- ne, un ressort chargeant la membrane pour réduire le volu- me de la chambre, une came portée sur ledit arbre d'entrai- nement pour forcer la membrane à l'encontre de l'action du ressort, cette came étant agencée pour permettre un mou- vement de la membrane sous l'action du ressort pendant le temps durant lequel le volume de ladite seconde chambre de pompage augmente, et un quatrième dispositif de soupape pou- vant être actionné pour relier la chambre de la pompe à mem- brane à un orifice d'entrée de combustible pendant le dé- placement de la membrane par la came et avec ladite chambre d'entrée pendant le déplacement de la membrane par le res- sort. D'autrs caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel la Fig. unique est une vue en coupe d'un appareil suivant l'invention. En se référant au dessin, l'appareil comprend un corps 10 dans lequel est monté un distributeur rotatif ll qui est couplé à un arbre d'entrainement 12 qui dépasse du corps 10 et qui en service est adapté pour être couplé à un organe rotatif du moteur associé de façon que le distri- buteur tourne avec le moteur de façon coordonnée dans le temps avec celui-ci. Le distributeur comporte une partie agrandie 13 dans laquelle est formé un alésage 14 s'étendant transver- salement, cet alésage comportant deux plongeurs 15 de pompa- ge qui sont reliés positivement à des contre-cames 16, com- prenant chacune une semelle portant un galet captif. Une came annulaire 18 entoure la partie agrandie du distribu- teur, cette came présentant sur sa surface périphérique in- terne, suivant l'exemple décrit, quatre lobes de came égale- ment espacés angulairement qui impriment aux plongeurs 15 un mouvement vers l'intérieur, qui sera désigné par:dépla- cement dans le sens du pompage. De plus, deux autres cames annulaires 19 sont montées dans le corps de part et d'au- tre des contre-cames respectivement, ces cames 19 délimi- tant des rampes dirigées vers les galets, ces rampes étant complémentaires de la surface interne de la came annulaire 18. Les rampes des cames 18 impriment aux contre-cames et aux plongeurs de pompage un mouvement vers l'extérieur, qui sera désigné par: mouvement dans le sens du remplissa- ge. On remarquera bien entendu qu'il y a autant de lobes de came qu'il y a de cylindres dans le moteur associé. Entre les plongeurs est délimitée une première chambre de pompage 20 et une seconde chambre de pompage 21 est formée par un espace délimité dans le corps et dans lequel s'étendent les extrémités externes des plongeurs 15. On remarquera que lorsque les plongeurs 15 sont déplacés vers l'intérieur le volume de la chambre 20 diminue et le volume de la chambre 21 augmente de la même quantité. La chambre 21 est agencée de façon à communiquer.. avec une première chambre 22 d'admission de combustible formée dans le corps pendant le déplacement des plongeurs vers l'intérieur comme on va l'expliquer. Il est également prévu un accumulateur qui com- prend une chambre 24 formée dans le corps et dans laquelle est monté un piston coulissant 25 sollicité par un ressort qui est forcé vers l'ouverture 26 d'entrée de l'accumula- teur. De plus, dans la paroi latérale de la chambre est formé un orifice 27 de décharge à travers lequel un surplus de combustible qui s'est écoulé à travers l'ouverture 26 d'entrée peut s'écouler dans la chambre 21 lorsque le pis- ton 25 s'est déplacé d'une distance prédéterminée à l'en- contre de l'action de son ressort. La chambre de pompage-14 communique par l'intermé- diaire d'un passage longitudinal 28 ménagé dans le distri- buteur, avec une gorge circonférentielle 29 sur la périphé- rie de celui-ci. Une gorge 30 s'étend à partir de la gorge circonférentielle 29 et est disposée de façon à coincider tour à tour pendant le déplacement des plongeurs 15, avec une pluralité de passages 31 de sortie qui s'étendent vers l'extérieur du boitier et qui, comme représenté par rapport à l'un des passages, peut comprendre des soupapes de distri- bution 32 de type classique. La gorge 30 et les orifices de sortie 31 forment un premier dispositif de soupape. En service les orifices de sortie sont reliés aux injecteurs du moteur associé et on remarque par conséquent qu'il y a autant d'orifices de sortie 31 qu'il y a de chambres de combustion dans le moteur associé. La gorge 29 est en communication constante par un passage 33 avec une chambre 34 de soupape formée dans le corps et dans laquelle et disposée la tête d'une soupape de retour 35 pouvant être commandée. La tête de la soupape de retour peut être déplacée en contact avec un siège, cette soupape étant représentée au dessin en position d'ouvertu- re. Au-dessous du siège s'étend depuis la chambre 34 de la soupape un passage 36 qui débouche sur la périphérie du distributeur. Le passage 36 est relié à l'entrée 26 de l'accumulateur et suivant l'exemple décrit, quatre rainures 37 s'étendant longitudinalement sont formées sur le distri- buteur et sont en communication constante avec la chambre 21 mais qui sont reliées avec le passage 36 tour à tour pendant le déplacement des plongeurs 15 vers l'extérieur. Les rainures 37 et les passages 36 forment un second dis- positif de soupape. L'obturateur de la soupape 35 de retour est gui- dé de façon à se déplacer dans un alésage 38 qui débouche dans une chambre cylindrique 39 de diametre agrandi. La jupe d'un piston 40 en forme de cuvette est montée cou- lissante dans cette chambre mais est sollicitée élastique- ment en s'écartant de l'obturateur. La chambre 39 comporte une partie agrandie 41 qui communique avec le passage 33. Une cavité 43 est formée dans la base du piston dirigée vers la paroi d'extrémité 42 de la partie agrandie 41 et un passage 44 débouche dans ladite paroi d'extrémité. Une électrovanne 45 peut commander la communication entre le passage 44 et la partie agrandie 41 de la chambre. Dans la position de fermeture de la soupape 45 la communication du passage 44 avec la chambre d'entrée 22 est étranglée. Une vanne similaire 46 commande la communication entre la chambre 34 et un passage 47 qui débouche sur la paroi d'extrémité de la chambre 34 de la soupape et d'une façon analogue la tête de l'obturateur de la soupape de retour comporte une cavité. De plus l'obturateur de la soupape de retour présente un prolongement 48 autour duquel sont disposés les ressorts du piston 40 avec lesquels le piston peut venir en contact, comme on l'expliquera, pendant son déplacement à l'encontre de l'action des ressorts. On remarquera qu'un ressort est prévu entre le piston 40 et l'obturateur de la soupape de retour et qu'un autre res- sort est prévu entre le piston et la paroi d'extrémité annulaire de la chambre 39. La seconde chambre 21 précitée peut être amenée en communication avec la chambre d'entrée 22 pendant le déplacement des plongeurs 15 dans le sens du pompage, c'est à dire vers l'intérieur, au moyen d'un troisième dispositif de soupape comprenant un premier jeu de rainu- res longitudinales 49 qui sont formées dans la périphérie de l'arbre d'entrainement 12. Les rainures 49 établissent la communication entre la partie inférieure de la chambre d'entrée 22 au voisinage de l'arbre d'entrainement et la partie inférieure de la chambre 21 tandis que d'autres rainures longitudinales 50 ménagées dans l'arbre d!entrai- nement, faisant également partie du troisième dispositif de soupape, peuvent établir la communication entre la cham- bre 22 dans une position plus élevée au voisinage de l'ar- bre d'entrainement, avec la partie supérieure de la chambre 21. La partie supérieure de la chambre d'entrée 22 présente un orifice 51 de sortie de vidange qui comprend un orifice étranglé 52 et un clapet de retenue 53.Du combusti- ble est distribué à la chambre d'entrée 22 au moyen d'une pompe à membrane montée sur le corps et désignée dans son ensemble par la référence 54, la membrane 55 étant action- née par une came 56 ménagée sur l'arbre d'entrainement. La membrane est sollicitée élastiquement et la chambre de pompage 57 de la pompe à membrane est reliée à un orifice d'entrée 58 de combustible par l'intermédiaire d'un clapet de retenue 59. La chambre 57 de la pompe est reliée à la chambre d'entrée 22 par un dispositif de soupape d'entrée qui comprend des rainures 60 sur l'arbre d'entrainement. On décrira maintenant le fonctionnement de l'ap- pareil. Au dessin, la direction des fl8ches suppose que la chambre 20 est remplie de combustible et que par conséquent les plongeurs 15 vont être déplacés vers l'extérieur et qu'une rainure 37 est en communication avec le passage 36 et que la rainure 30 n'est pas en coincidence avec un ori- fice de sortie 31. De plus, les rainures 49 et 50 sont pré- vues de telle sorte qu'il n'y ait pas de communication en- tre la chambre 22 et la chambre 21. Pendant le déplacement des plongeurs vers l'intérieur, du combustible est chassé de la chambre 21 et s'écoule par une rainure 37, le pasage 36, la soupape 35 de retour, ouverte, et le passage 33 jus- qu'à la gorge circonférentielle 29 et par l'intermédiaire du passage 28 vers la chambre 20. Du combustible est par conséquent transféré entre les extrémités opposées des plon- geurs. La chambre 20, à la fin du déplacement des plongeurs vers l'extérieur est complètement remplie de combustible. Lorsque l'arbre d'entrainement et le distributeur conti- nuent de tourner, la rainure 37 se déplace hors de coinci- dence avec le passage 36 et la rainure 30 se déplace en coincidence avec un orifice de sortie 31. Lorsque les plon- geurs commencent à se déplacer vers l'intérieur du combus- tible est chassé de la chambre 20 et s'écoule suivant le passage 28 vers la gorge circonférentielle 29. Le combusti- ble pourrait s'écouler suivant la rainure 30 jusqu'à un orifice de sortie 31 mais un tel écoulement ne se produit pas si la soupape 35 de retour est ouverte comme représenté au dessin. Dans ce cas le combustible s'écoule par l'inter- médiaire du passage 33 jusqu'à la chambre 34 de soupape et de cette chambre à l'entrée 26 de l'accumulateur, déplaçant ainsi le piston 25. Lorsqu'une distribution de combustible est néces- saire, la soupape de retour 35 est fermée, le mécanisme pour atteindre ce résultat étant décrit dans la suite. Avec la fermeture de la soupape de retour le combustible doit alors s'écouler suivant la rainure 30 jusqu'à celui choisi des orifices de sortie 31 et de ce fait du combustible est fourni au moteur associé. La quantité de combustible qui s'écoule dans le moteur dépend de la durée du temps en fonc- tion des degrés de rotation du distributeur, la soupape de retour est fermée et le minutage du démarrage de la dis- tribution du combustible dépend de l'instant de la fermatu- re de la soupape de retour. Pour arrêter l'écoulement de combustible on laisse le piston 40 s'éloigner de la paroi d'extrémité 42 et la façon dont ce résultat est obtenu sera décrite dans la suite. Lorsque le piston se déplace en s'éloignant de la paroi, la totalité de sa surface d'extré- mité est exposée à la pression élevée et celle-ci le dépla- ce rapidement, provoquant ainsi une diminution de la pres- sion et une fermeture de la soupape de distribution 32. En même temps, il entre en contact avec le prolongement 48 de la soupape de retour et déplace l'obturateur de celle- ci en position d'ouverture. Par conséquent la décharge de combustible se produit principalement vers l'accumulateur bien qu'une partie du combustible soit emmagasinée par le mouvement du piston 40. Lorsque la soupape de retour est ouverte, le piston 40 est ramené dans la position dans laquelle il est représenté, c'est à dire en contact avec la paroi d'extrémité 42 sous l'action de son ressort, le combustible chasse s'écoulant dans l'accumulateur. Le volu- me restant de combustible déplacé par le mouvement des plongeurs 15 vers l'intérieur est emmagasiné dans l'accu- mulateur. Pendant le déplacement des plongeurs 15 vers l'in- térieur les rainures 49 et 50placent la chambre 21 en commu- nication avec la chambre 22 et du fait que le volume de la chambre 21 auamente lorsque les plongeurs sont déplacés vers l'intérieur, du combustible est aspiré dans la chambre 21 depuis la chambre 22, remplissant ainsi complètement la chambre 21. Dans le cas o le piston de l'accumulateur dé- couvre l'orifice 27, du combustible s'échappant s'écoule également dans la. chambre 21 et peut chasser le combustible en retour de la chambre 22. Le cycle est ensuite répété, l'accumulateur servant à faciliter le remplissage de la chambre 20 comme représenté lorsque les plongeurs 15 peu- vent se déplacer vers l'extérieur, et on remarquera que la soupape 35 de retour reste en position d'ouverture. Pendant le déplacement des plongeurs 15 vers l'intérieur, la came 56 permet à la membrane 55 de se déplacer sous l'action de son ressort et du combustible est par conséquent chassé de la chambre 57 dans la chambre 22 par l'intermédiaire d'une gorge 60 ménagée dans l'arbre d'entrainement. On remarquera que la chambre 22 comporte une par- tie agrandie éloignée de l'arbre d'entrainement. L'arbre d'entrainement ou la came 56 porte un dispositif d'ailettes désigné par 61 et dont l'effet en fonctionnement normal est de provoquer un tourbillon dans la partie inférieure de la chambre 22 de façon que l'air s'accumule autour de l'arbre d'entrainement. Normalement, le volume d'air qui est accu- mulé est insuffisant pour pénétrer dans la chambre 21 mais dans le cas o l'air est aspiré à travers l'entrée 58 en raison d'un manque de combustible dans le réservoir d'ali- mentation, le volume d'air dans le tourbillon augmente jusqu'au point o l'air commence à être aspiré dans la chambre 21 et de cette chambre l'air est distribué avec du combustible au moteur associé. Ceci a pour résultat une perte de puis- sance du moteur et éventuellement la quantité de combusti- ble est insuffisante pour entretenir le fonctionnement du moteur. Le moteur s'arrête par conséquent et le combustible se trouvant dans la chambre 22 tombe dans la partie infé- rieure de la chambre et l'air monte dans celle-ci. Lorsque le réservoir de combustible a été rempli, l'opérateur peut démarrer le moteur en utilisant la quantité de combustible qui reste dans la partie inférieure de la chambre 22 et aux faibles vitesses telles que celles du lancement, le dispositif à ailettes est incapable d'engendrer le tourbil- lon. La pompe à membrane distribue dans la chambre 22 une quantité notable d'air et de combustible, l'air montant dans la partie supérieure de la chambre 22 et étant chassé vers l'évacuation ou le réservoir à combustible par l'intermé- diaire de l'orifice 51 de sortie. Les rainures 50, c'est à dire celles qui mettent la partie supérieure de la cham- bre 21 en communication avec la chambre 22 facilitent la purge de l'air de la chambre 21 au fonctionnement à basse vitesse de l'appareil, en permettant aux niveaux de com- bustible dans les chambres 21 et 22 de s'égaliser pendant le temps durant lequel les rainures 49 et 50 relient les deux chambres. On considérera maintenant le fonctionnement de la soupape de retour 35 et du piston 40. Dans la position représentée au dessin, la tête de l'obturateur de la soupa- pe de retour est en contact avec la paroi d'extrémité de la chambre 34 et le piston en contact avec la paroi d'extrémi- té 42. Les électrovannes 45 et 46 sont excitées et sont par conséquent fermées de façon que les passages 44 et 47 com- muniquent avec la chambre d'entrée 22. La pression qui est d e au déplacement des plongeurs 15 vers l'extérieur et qui est déterminée, lorsque la soupape de retour est ouverte, par l'accumulateur, force l'obturateur de la soupape de retour et les pistons en contact avec les parois d'extrémi- té précitées. Pour obtenir une distribution de combustible au moteur associé, la vanne 46 est désexcitée etceci relie directement le passage 47 à la chambre 34 de sorte que l'obturateur de la soupape de retour n'est plus équilibré dans la position d'ouverture et se déplace rapidement dans la position de fermeture. La pression régnant dans la cham- bre 34 dans la partie agrandie 41 s'élève par conséquent jusqu'à la pression de distribution de l'appareil. Lorsqu' on désire arrêter la distribution de combustible au moteur associé, la vanne 45 est désexcitée et ceci amène la cavi- té 43 dans la paroi inférieure du piston en communication avec la chambre 41 de sorte que le piston se déplace rapi- dement à l'encontre de l'action de son ressort et, comme décrit plus haut, provoque un déplacement de l'obturateur de la soupape de retour dans la position représentée au dessin. Avec la diminution de la pression le piston peut revenir en contact avec la paroi d'extrémité 42 et les van- nes 45 et 46 peuvent être de nouveau excitées pour le cycle suivant de fonctionnement. REVENDICATIONS 1- Appareil de pompage de combustible pour dis- tribuer du combustible à un moteur à allumage par compres- sion, caractérisé en ce qu'il comprend un boitier (10), un distributeur rotatif (11) monté dans le boitier, un arbre d'entraînement (12) couplé au distributeur, cet arbre d'en- trainement s'étendant à l'extérieur du boitier et à travers une chambre (22) d'entrée de combustible délimitée dans le boitier, un plongeur (15) monté dans un alésage (14) formé dans le distributeur, un dispositif à cames pour entrainer positivement le plongeur dans l'alésage suivant un mouvement de va-et-vient de façon coordonnée dans le temps avec le moteur associé, en service, ledit plongeur délimitant avec ledit alésage une première chambre de pompage (20), un premier dispositif de passages dans le distributeur et le boitier pour acheminer le combustible chassé de ladite première chambre de pompage (20) vers les orifices de sor- tie tour à tour,- ces orifices de sortie étant reliés en ser- vice aux injecteurs du moteur associé, une seconde chambre de pompage (21) délimitée en partie par ledit plongeur, dont le volume augmente lorsque le volume de la première cham- bre de pompage diminue et inversement, un second dispositif de passages dans le distributeur et le boitier, par l'in- termédiaire duquel du combustible chassé de ladite seconde chambre de pompage peut s'écouler dans la première chambre de pompage, un troisième dispositif de soupape (49) pour relier ladite chambre (22) d'entrée de combustible à ladite seconde chambre de pompage (21) tandis que le volume de la seconde chambre augmente, une pompe à membrane (54) montée sur le boitier, cette pompe comprenant une chambre délimi- tée en partie par une membrane (55), un ressort chargeant la membrane pour réduire le volume de la chambre, une came (56) portée sur ledit arbre d'entraînement (12) pour forcer la membrane à l'encontre de l'action du ressort, cette came étant agencée pour permettre un déplacement de la membrane par le ressort pendant le temps durant lequel le volume de ladite seconde chambre de pompage augmente, et un qua- trième dispositif de soupape pouvant être actionné pour relier la chambre (57) de la pompe à membrane à un orifi- ce (58) d'entrée de combustible pendant le déplacement de la membrane sous-l'action de la came et avec ladite cham- bre d'entrée pendant le déplacement de la membrane par le ressort. 2- Appareil suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend un orifice de sortie de vidange, étranglé, communiquant avec la partie supérieure de ladite chambre d'entrée (22) et à travers lequel l'air se rassem- blant dans ladite chambre d'entrée peut s'échapper. 3- Appareil suivant la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comprend un clapet de retenue (53) dans ledit orifice de sortie (51), ledit clapet de retenue em- pêchant l'écoulement de l airou ducombustible dans ladite chambre (22). 4- Appareil suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite seconde cham- bre de pompage (21) entoure le distributeur (11), ledit troisième dispositif de soupape comprenant des conduits (49) dans ledit arbre d'entrainement, qui établissent la communication entre la portion inférieure de la chambre d'entrée au voisinage de l'arbre d'entrainement (12) et la portion inférieure de la seconde chambre de pompage et en- tre une position plus haute dans la chambre d'entrée (22) au voisnage de l'arbre d'entrainement et la portion supé- rieure de la seconde chambre de pompage. 5- Appareil suivant la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comprend des moyens (61) pour engendrer un tourbilon dans ladite chambre d'entrée (22), ces moyens pour engendrer un tourbillon étant portés par l'arbre d'entraine- ment (12) grâce à quoi l'air recueilli dans la chambre d'en- trée (22) s'accumule autour de l'arbre d'entrainement.