Brevet FR2567581A1 — publié le 19860117

APPAREIL DE POMPAGE DE CARBURANT. La présente invention concerne un appareil de pompage de carburant pour alimenter en carburant un moteur à com- bustion interne, l'appareil étant du type comprenant une pompe à piston plongeur prévue pour fonctionner selon une relation synchronisée avec le fonctionnement du moteur, ainsi qu'un dispositif pour contrôler la quantité de car- burant fournie au moteur par l'appareil par l'intermédiaire d'un conduit de sortie, au cours de la course rentrante du piston plongeur. Dans la demande de brevet anglais connexe GB 8503787 de la Demanderesse, on décrit un appareil de pompage de carburant o la quantité de carburant qui est fournie par le conduit de sortie est contrôlée en absorbant une quanti- té variable de carburant à la suite du début de l'alimen- tation en carburant par le conduit de sortie. Avec ce type d'appareil, le début de l'alimentation en carburant a lieu soit dès que le piston plongeur commence sa course rentran- te, soit à une position prédéterminée du plongeur au cours de sa course rentrante, lorsqu'il recouvre une lumière for- mée dans la paroi du cylindre qui loge le piston plongeur. Il est souhaitable de pouvoir modifier le moment du début de l'alimentation en carburant du moteur par le con- duit de sortie, afin de tenir compte de divers paramètres de fonctionnement du moteur; à cette fin, l'invention a pour objectif de fournir un appareil de pompage de carbu- rant du type spécifié sous une forme simple et pratique. Selon l'invention, un appareil de pompage de carbu- rant pour alimenter en carburant un moteur à combustion interne comprend une pompe à piston plongeur permettant de fournir du carburant selon une relation synchronisée avec le fonctionnement du moteur, une chambre communiquant avec une chambre de pompage de la pompe, un alésage s'ouvrant dans ladite chambre et un piston coulissant dans l'alésage un conduit de sortie à travers lequel du carburant refoulé de la chambre de pompage peut s'écouler vers le moteur, un moyen élastique poussant le piston vers une paroi finale de la chambre, un évidement délimité entre la paroi finale et l'extrémité du piston lorsque ce dernier est en contact avec la paroi finale, un premier disposi- tif actionnable électriquement afin de mettre l'évidement en communication avec la chambre de manière à permettre à la pression du carburant dans la chambre d'entraîner le piston hors de la chambre, un dispositif à soupape pour contrôler l'échappement du carburant de la chambre, et un second dispositif actionnable électriquement pour contrô- ler le fonctionnement du dispositif à soupape, l'ensemble étant agencé de telle sorte qu'au démarrage de la course de fourniture de carburant du plongeur, le piston sera en contact avec ladite paroi finale, et le dispositif à soupape sera ouvert, que la fermeture du dispositif à soupape entraînera la fourniture de carburant par le con- duit de sortie, et enfin que l'actionnement du premier dispositif électrique permettra la course sortante du pis- ton, ce dernier continuant alors à absorber du carburant refoulé par le plongeur. La description qui suit présente des exemples de ré- alisation de l'appareil selon l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: Figure 1 est une-vue schématique d'un exemple d'ap- pareil selon l'invention, Figure 2 montre un autre exemple d'appareil selon l'invention, Figure 3 montre l'appareil de figure 1 modifié de manière à permettre une préinjection de carburant, et Figure 4 montre une variante de l'appareil présenté à la figure 2. Selon la figure 1, l'appareil selon l'invention comprend un piston plongeur (26) coulissant en un mouvement de va-et-vient dans un alésage (27), le plongeur et l'alésage définissant une chambre de pompage qui est reliée par l'intermédiaire d'un conduit de sortie (28) à un injecteur de carburant (29) d'un moteur associé, l'injecteur de carburant comprenant de manière conven- tionnelle une soupape chargée par ressort et actionnée par la pression du carburant. Une lumière d'admission (30) est formée dans la paroi de l'alésage (27); cette lumière est reliée à une source (31) de carburant à basse pression, et la lumière (30) est positionnée de manière à être recouverte par le plongeur peu après le début de la course rentrante de ce dernier. La chambre de pompage susmentionnée communique éga- lement avec une chambre (32) dans laquelle débouche un alésage (33) dans lequel est logé un piston (34), le pis- ton étant poussé par un ressort (35) vers une paroi finale (36) de la chambre. Le piston (34) comporte une tête (37) de diamètre élargi, et un évidement (38) est formé dans la face de la tête qui est tournée vers la paroi finale (36). Lorsque la tête de piston (37) est en contact avec la paroi finale susmentionnée, l'évidement (38) communique, par l'intermédiaire d'un passage (39) formé dans la paroi fi- nale, avec un conduit d'évacuation passant par un étrangle- ment (40); lorsque la lumière (30) est fermée au cours de la course rentrante du plongeur (26), le carburant pres- surisé dans la chambre de pompage est mis en communication avec la chambre (32), tout en maintenant la tête (37) en contact avec la paroi finale (36). Afin de permettre au piston (34) de se déplacer vers l'extérieur sous l'influ- ence de la pression du carburant dans la chambre (32), une soupape (41) est ouverte, laquelle met en communication la pression dans la chambre (32) avec l'évidement (38). Dès que ceci se produit, la pression du carburant agissant sur le piston pousse le piston vers l'extérieur à l'encontre de l'action du ressort, ce qui a pour effet une absorption du 2567581- carburant fourni par le plongeur, par l'augmentation du volume de la chambre (32), la conséquence en étant un abaissement de la pression dans la chambre (32) et le conduit de sortie (28). La pression est abaissée suffi- samment pour permettre à la soupape qui se trouve dans l'injecteur (29) de se fermer, de sorte que le moteur cesse d'être alimenté en carburant. Le déplacement du piston (34) doit être suffisant pour absorber le carbu- rant refoulé de la chambre de pompage. Le dispositif à soupape (41) comprend une soupape qui, en excitant un électroaimant (42), est poussée en position fermée, em- pêchant le carburant sous pression qui se trouve dans la chambre (32) d'atteindre l'évidement. La désexcitation de l'électroaimant (42) autorise la soupape à se déplacer en position ouverte, et l'on constatera que la soupape est soumise à la pression régnant dans la chambre (32), de sorte que ce déplacement se déroule très rapidement. Afin de contrôler le moment du début de la fourni- ture de carburant au moteur associé, il est prévu un dis- positif à soupape de décharge globalement désigné par la référence (43). Ce dispositif comprend une soupape (44) logée avec possibilité de coulissement dans un alésage (45) s'ouvrant dans la chambre (32); la soupape est munie d'une tête (46) qui est positionnée à l'intérieur de la chambre, et qui peut s'appuyer hermétiquement sur un siège (46a) défini autour de l'alésage (45). En dessous de la tête (46), la soupape a un diamètre réduit, et l'espace annulaire ainsi défini est relié à un passage de décharge (47) qui peut ramener du carburant à la source (31). La soupape (44) est maintenue en position ouverte en excitant un électroaimant (48). Pendant le fonctionnement, vers la fin de la course sortante du piston plongeur (26), les électroaimants (42 et 48) sont excités, fermant ainsi la soupape (41) et déplaçant la soupape (44) en position ouverte. En outre, du fait de la pression réduite dans la chambre (32), qui peut être en fait la pression du carburant fourni par la source (31), le piston (34) aura été poussé en contact avec la paroi finale (36) par l'action du ressort (35). Lorsque le plongeur (26) commence sa course rentrante, du carburant sera initialement refoulé, probablement à tra- vers la lumière (30); toutefois, dès que cette lumière est recouverte, le carburant est refoulé de la chambre de pom- page, et s'écoule au-delà de la tête (46) de la soupape (44), et le long du passage de décharge (47). Lorsqu'il est nécessaire que la fourniture de carburant commence, l'élec- troaimant (48) est désexcité, et la pression du carburant dans la chambre (32) ferme rapidement la tête (46) sur son siège. On peut assurer un mouvement rapide de la sou- pape par le choix adéquat du jeu entre la tête de soupape (46) et le siège, de façon que la pression dans la chambre (32) soit supérieure à celle de la source (31), mais net- tement inférieure à celle nécessaire pour ouvrir la sou- pape de l'injecteur. Lorsque la soupape de décharge est fermée, la four- niture de carburant s'effectue comme décrit précédemment, et la fin de la fourniture de carburant est obtenue en désexcitant l'électroaimant (42) afin de permettre à la soupape (41) de s'ouvrir, déséquilibrant ainsi le piston (34), de sorte que son déplacement hors de la chambre absorbe la quantité résiduelle de carburant refoulé par le plongeur (26). La vitesse de déplacement du piston (34) peut être contrôlée au moyen d'un étranglement (49); ceci peut permettre d'amortir le mouvement du piston, de ma- nière à minimiser les éventuelles oscillations. L'appareil présenté sur la figure 2 fonctionne de la même manière en ce qui concerne le carburant et le contrôle de la synchronisation et des quantités. Toutefois, le dis- positif à soupape de décharge (50) est d'une construction légèrement différente. La soupape (51) du dispositif est poussée en position ouverte au moyen d'un ressort (52) et, comme pour le piston (34), la tête (53) de la soupape de décharge est munie d'un évidement (54) qui peut être relié, au moyen d'une soupape (55) actionnée par électroaimant, à l'espace annulaire défini entre la partie réduite de la soupape située en-dessous de la tête (53) et la paroi de l'alésage dans lequel est logée la soupape. Cet espace est relié à un passage de décharge (56); ici, une soupape de pressurisation (57) est prévue dans le passage de décharge. La soupape (55) est maintenue en position fermée en exci- tant un électroaimant (58); lorsque la soupape est en po- sition fermée et que la tête de soupape (53) est en contact avec la paroi finale (36) de la chambre (32), l'évidement (54) est, par l'intermédiaire d'un élément d'étranglement, relié à une basse pression qui est inférieure à la pression régnant dans la chambre (32). Au cours du début de la course rentrante du plongeur (26), la pression dans la chambre (32) s'élève au niveau déterminé par la soupape de pressurisation (57) et, lorsqu'il est nécessaire de fournir du carburant, la soupape (55) est ouverte en désexcitant l'électroaimant (58), afin de mettre l'évidement (54) en communication avec l'espace annulaire susmentionné autour de la soupape, lequel espace est alors en communication directe avec la chambre (32). En conséquence, la pression dans l'évidement (54) s'élève au niveau de la pression dans l'espace (32), et cette pression déplace la soupape (51) en position fermée, à l'encontre de l'action du res- sort (52). Etant donné que la décharge de carburant est empêchée, la pression dans la chambre (32) augmente, jus- qu'à ce que la soupape dans l'injecteur soit ouverte et que la fourniture de carburant s'effectue comme précédemment décrit. Afin d'éviter l'échappement de carburant à haute pression par l'intermédiaire de la soupape (55), il est prévu un simple clapet anti-retour (59), qui est posi- tionné devant la soupape (55) de sorte que, au cours de la fourniture de carburant, cette dernière n'est pas soumise à la pression élevée du carburant qui est développée par l'appareil. La figure 3 présente un appareil dont la plupart des composants sont identiques à ceux de la figure 1. Toutefois, l'appareil est doté d'une possibilité supplémentaire, à savoir la possibilité d'obtenir ce qu'on appelle une pré- injection du carburant, o une petite quantité pilote de carburant est fournie à travers l'injecteur (29), avant la quantité principale de carburant. La fin de l'alimentation en carburant du moteur est contrôlée exactement de la même manière qu'à la figure 1, en désexcitant l'électroaimant (42) et le début de l'alimentation en carburant en désexci- tant l'électroaimant (48). Suite à l'augmentation de la pression dans la chambre (32) à un niveau suffisant pour ouvrir la soupape qui se trouve dans l'injecteur et per- mettre au carburant de s'écouler vers le moteur, la pres- sion dans la chambre est abaissée, afin d'interrompre l'é- coulement de carburant à travers l'injecteur. Ceci permet à une quantité pilote de carburant de s'écouler vers le mo- teur associé. La pression dans la chambre (32) est ensuite à nouveau autorisée à augmenter à la valeur requise pour ouvrir la soupape dans l'injecteur, et la quantité princi- pale de carburant s'écoule vers le moteur. La baisse de pression est obtenue par un dispositif qui fonctionne de manière similaire au piston (34); comme on peut le voir sur la figure 3, un nouvel alésage (60) débouche dans la chambre (32), alésage dans lequel est logé un piston (61) qui présente une tête élargie destinée à s'appuyer sur la paroi finale (36) de la chambre. La tête est dotée d'un évidement (62); un passage (63) contrôlé par un dispositif à soupape (64) débouche sur la paroi finale de la chambre, à un emplacement lui permettant de communi- quer avec l'évidement, Le dispositif à soupape (64) est en relation directe avec la chambre (32), et la soupape du dispositif est maintenue en position fermée en excitant un électroaimant (65). Le piston (61) est poussé par un ressort (66) en contact avec la paroi finale de la cham- bre et, lorsque la tête de soupape est en contact avec la paroi finale (36), l'évidement (62) communique, par l'intermédiaire de passages pratiqués dans le piston, avec un étranglement (67). Pendant le fonctionnement, avant la course ren- trante du plongeur (26), les têtes respectives des pis- tons (34) et (61) sont en contact avec la paroi finale (36), et tous les électroaimants sont excités. Dès que le plongeur commence sa course rentrante et que la lumière (30) est recouverte, du carburant commence à s'écouler au- delà de la soupape (43) et, afin de démarrer l'alimentation en carburant, l'électroaimant (48) est désexcité, permet- tant ainsi à la soupape (43) de se fermer. La pression dans la chambre (32) s'élève alors à une valeur suffisante pour ouvrir la soupape dans l'injecteur (29), et du carburant s'écoule vers le moteur. Très peu de temps après le début de l'alimentation en carburant, l'électroaimant (65) est désexcité, afin de permettre à la soupape (64) de s'ouvrir. En conséquence, la pression dans la chambre (52) est mise en relation avec l'évidement (62), et le piston (61) com- mence à s'éloigner de la paroi finale (36). Dès que ceci a lieu, la communication de l'évidement (62) avec le con- duit d'évacuation (par l'intermédiaire de l'étranglement (67)) est interrompue. Toutefois, le piston (61) continue à se déplacer, ce qui entraîne une baisse de la pression dans la chambre (32), baisse qui est suffisante pour per- mettre à la soupape dans l'injecteur de se fermer, et donc pour stopper l'écoulement de carburant vers le moteur as- socié. Le déplacement du piston (61) est limité, et le pis- ton absorbe un volume prédéterminé de carburant. Lorsque le piston (61) entre en contact avec l'extrémité de l'alésage, de sorte que son déplacement est stoppé, la pression dans la chambre (32) s'élève à nouveau, ce qui entraîne à nouveau la fourniture de carburant au moteur associé. L'écoulement de carburant continue jusqu'à ce que l'élec- troaimant (42) soit désexcité, afin d'arrêter la fourni- ture de carburant. La course de déplacement du piston (61) peut être modifiée à l'aide d'une butée réglable non re- présentée. Ce réglage peut être réalisé au moyen d'un pis- ton actionné par la pression d'un fluide, la pression de commande appliquée pouvant être modifiée en fonction de la vitesse et/ou de la quantité de carburant fournie au moteur associé. Le fait que la communication de l'évidement (62) pratiqué dans le piston (61) avec le conduit d'évacuation est interrompue approximativement dès que le piston (61) commence à se déplacer, empêche l'échappement de carbu- rant à haute pression dans le conduit d'évacuation. On comprendra que la modification de l'appareil destinée à permettre une préinjection de carburant peut être égale- ment appliquée à l'appareil de la figure 2. L'appareil présenté aux figures 1 à 3 est destiné à alimenter en carburant un seul injecteur. Toutefois, l'appareil peut être également du type de ce que l'on appelle une pompe distributrice, o un ou plusieurs plon- geurs fournissent du carburant tout à tour à un certain nombre d'injecteurs. Comme le montre la figure 4, ceci peut être facilement réalisé en employant un élément de distribution rotatif (70) doté de manière conventionnelle d'un alésage transversal (71) dans lequel une paire de plongeurs (72) peut être déplacée vers l'intérieur au moyen de bossages de came prévus sur un anneau à came pé- riphérique (non représentés). La chambre de pompage définie entre les plongeurs peut être directement reliée à un passage ou une rainure d'alimentation débouchant sur la périphérie de l'élément de distribution, de manière à correspondre tour à tour avec des conduits de sortie (74) formés dans un corps périphérique (un seul de ces conduits est représenté), lesquels conduits sont reliés aux injec- teurs du moteur associé. La chambre de pompage est reliée à la chambre (32) et à une source de carburant sous pres- sion par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (75). Il est toutefois souhaitable que la communication avec la chambre (32) du passage d'alimentation (73) et du conduit de sortie avec lequel il communique, soit fermée au cours du début de la course rentrante des plongeurs jusqu'à ce que la soupape (50) soit fermée. Ceci peut être obtenu en employant l'agencement de la figure 2, c'est-à-dire en reliant le passage d'alimentation (73) par l'intermédiaire d'un passage (76), avec une lumière débouchant dans la paroi finale (36) de la chambre, la lumière étant posi- tionnée de telle sorte qu'elle soit fermée vis-à-vis de la chambre (32) par la tête (53) de la soupape (51), jusqu'à ce que la soupape se soit déplacée pour commencer l'alimentation en carburant au moyen de l'actionnement de la soupape (55). ll - REVENDICATIONS - 1. Appareil de pompage de carburant pour alimenter en carburant. un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe à piston plongeur (26,72) permet- tant de fournir du carburant selon une relation synchroni- sée avec le fonctionnement du moteur, une chambre (32) communiquant avec une chambre de pompage de la pompe, un alésage (33) s'ouvrant dans cette chambre et un piston (34) coulissant dans l'alésage (33), un conduit de sortie (28, 74) à travers lequel du carburant refoulé de la chambre de pom- page peut s'écouler vers le moteur, un moyen élastique (35) poussant le piston (34) vers une paroi finale (36) de la chambre (32), un évidement (38) délimité entre la paroi finale (36) et l'extrémité (37) du piston (34), lorsque ce dernier est en contact avec la paroi finale (36), un pre- mier dispositif (41) actionnable électriquement afin de mettre l'évidement (38) en communication avec la chambre (32), de manière à permettre à la pression du carburant dans la chambre (32) d'entraîner le piston (34) hors de la chambre, un dispositif à soupape (43,50) pour contrôler l'échappement du carburant de la chambre (32), et un second dispositif (48,55) actionnable électriquement pour contrôler le fonctionnement du dispositif à soupape (43,50), l'ensem- ble étant agencé de telle sorte qu'au démarrage de la course de fourniture de carburant du plongeur (26,72), le piston (34) soit en contact avec la paroi finale (36), et-le dis- positif à soupape (43,50)soit ouvert, que la fermeture du dispositif à soupape (43,50) entraîne la fourniture de carburant par le conduit de sortie (28,74), et enfin que l'actionnement du premier dispositif électrique (41) per- mette la course sortante du piston (34), ce piston (34) continuant alors à absorber du carburant refoulé par le plongeur (26,72). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à soupape (43,50) comprend une soupape (44,51) dotée d'une tête (46,53) pour coopérer avec un siège (46a) défini autour d'un alésage (45) s'étendant à partir de la chambre (32), la tête (46,53) étant placée dans la chambre (32) de telle manière qu'elle soit actionnée par la pression pour être amenée en contact avec le siège (46a). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second dispositif actionné électriquement comprend un élément électromagnétique (48) qui, lorsqu'il est excité, maintient la tête (46) de la soupape (44) à distance du siège (46a). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête (53) peut s'appuyer contre la paroi finale (36) de la chambre (32), la tête (53) et la paroi finale (36) délimitant un évidement (54) lorsque la tête (53) est en contact avec la paroi finale (36), et en ce que le se- cond dispositif actionné électriquement comprend une sou- pape (55) pouvant être actionnée de manière à mettre l'é- videment (54) en communication avec la chambre (32), lors- que l'on souhaite réaliser le déplacement de la tête de soupape (53) pour qu'elle entre en contact avec le siège. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit de sortie (74) est relié à la cham- bre (32) par l'intermédiaire d'un passage ('73,76) s'ou- vrant dans la chambre (32) à une position telle que le conduit de sortie (74) est isolé de la chambre jusqu'à ce que la tête (53) commence à se déplacer vers le siège. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur (70) pouvant être actionné pour relier tour à tour lezpassage (73,76) à une pluralité de conduits de sortie (74). 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un autre alésage (64) s'ouvrant dans la chambre (32), un autre piston (61) coulissant dans l'alé- sage (64), et un troisième dispositif (64,65) actionnable électriquement pour contrôler le mouvement de cet autre piston (61), le troisième dispositif électrique (64,65) pouvant être actionné à la suite de la fermeture du dis- positif à soupape (43) pour absorber une quantité limitée du carburant refoulé par le plongeur (26), interrompant ainsi la fourniture de carburant par le conduit de sortie (28).