Brevet FR2568317A1 — publié le 19860131

La présente invention concerne un dispositif d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne équipé d'au moins un injecteur dans la conduite d'alimentation duquel du combustible est envoyé à l'aide d'une pompe d'injec- tion. Dans les dispositifs d'injection connus pour de tels moteurs àcombustion interne, l'arrêt (mise hors service) du moteur s'obtient souvent par fermeture d'une sou- pape d'arrêt qui est disposée dans la conduitc d'arrivée de la pompe d'injection, donc sur le côté basse pression du dispositif. Une telle disposition présente toutefois des in- convénients très importants. Tout d'abord, après la fermeture de la soupape d'arrêt, il faut encore que soit consommé le combustible présent du côté basse pression du dispositif (section de conduite comprise entre la soupape d'arrêt et la pompe d'injection), ce qui exige souvent des temps d'écoule- ment très longs (suivant le type de moteur, environ 10 s ou plus). Par ailleurs, une fois le combustible épuisé, il se forme dans la section de conduite précitée, sur le côté basse pression, des volumes importants qui sont remplis de masses de gaz qui se sont formées au cours de la phase finale de cet épuisement du combustible et qu'il est très difficile d'évacuer (mise à l'air). Le redémarrage du moteur s'en trouve ainsi également rendu très difficile car du combustible doit tout d'abord être amené à nouveau dans ces volumes vides. De la sorte, l'opération de démarrage requiert à nouveauun interval- le de temps d'une longueur analogue. C'est pourquoi la présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients des dispositifs connus et de fournir un dispositif d'injection qui ne requiere qu'un inter- valle de temps extrêmement court aussi bien pour l'arrêt que pour le redémarrage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispo- sitif du type précité, qui comporte dans la conduite d'alimen- tation une conduite de dérivation qui conduit au réservoir de stockage de combustible et qui est maintenue fermée à l'aide d'une soupape mar. oeuvrée, à l'aide d'un organe de réglage, pour ouvrir la conduite de dérivation. La soupape peut être adaptée aux conditions données de fonctionnement et être réalisée sous la forme d'une soupape à obturateur sphérique ou à obturateur conique. La manoeuvre de cette soupape s'obtient également de diverses manières, à savoir à l'aide d'un organe de réglage qui peut être manoeuvré à la main ou à partir d'une pédale, ou, dans un but de commande à distance, sous la forme d'un organe de réglage qui est mis en action par voie électromagnétique. Le montage de la soupape peut être effectué en un emplacement quelconque du côté haute pression du dispositif. La conduite de dérivation peut être réalisée sous la forme d'un perçage transversal ménagé dans le tube de la conduite d'ali- mentation et débouchant dans un perçage de liaison qui conduit à la soupape et est situé dans un boîtier de soupape qui est serré sur ce même tube de la conduite d'alimentation. On peut toutefois également prévoir une disposition, conforme à l'in- vention, selon laquelle la dérivation est réalisée sous la forme d'un perçage ménagé dans un boîtier de soupape qui est inséré en un emplacement convenable sur la conduite d'alimen- tation. Par ailleurs, lorsqu'on utilise un organe d'ar- rêt de soupape actionné par voie électromagnétique, le dispo- sitif peut être conçu de manière à comporter comme pompe d'injection une pompe à piston ayant une course de distribution constante et fournissant un débit de distribution constant, et à être équipée d'une installation électronique de commande qui, en vue d'un réglage du débit de combustible, commande l'ouver- ture de la soupape conduisant à la conduite de dérivation, suivant une relation variable par rapport à la course de dis- tribution. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de modes de réali- sation donnés, à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés sur lesquels: - les fig. 1 et 8 sont des schémas de tuyauterie de deux dispositifs correspondant à deux modes de réalisation de l'invention, - les fig. 2 et 3 représentent un premier mode de réalisation de la soupape d'arrêt à obturateur sphérique et à organe de réglage manoeuvrable à la main, respectivement en coupe transversale partielle et en coupe longitudinale, - la fig. 4 représente un deuxième mode de réalisation de la soupape avec un obturateur conique, égale- ment en coupe transversale partielle, - les fig. 5 et 6 illustrent un troisième mode de réalisation de la soupape avec une commande à distance de type électromagnétique, - la fig. 7 montre la structure d'une soupape d'arrêt constituant une pièce intermédiaire insérée dans la conduite d'alimentation. La fig. 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne à injection 10 dont le vilebrequin 10a porte un excentrique d'entraînement 12 qui, de manière connue, sert à l'entraînement d'une pompe à injection 14 qui est équi- pée de pistons de distribution. Le combustible parvient à cette pompe à injection par une conduite d'aspiration 16 (côté basse pression) qui mène à un réservoir de stockage de combustible 18. Le débit de combustible qui est fourni par la pompe 14 est envoyé dans une conduite d'alimentation 20 se dirigeant vers un injecteur 22 qui est monté de manière connue dans le moteur 10. Le combustible qui n'est pas nécessaire à l'injection est renvoyé vers le réservoir 18 à partir de la pompe d'injection 14, par une conduite de retour 24. Il est par ailleurs prévu dans la conduite d'ali- mentation 20 (côté haute pression) une soupape 26 qui, à l'aide de son obturateur, maintient fermée une conduite de dérivation 28 qui communique avec la conduite d'alimentation 20. Toutefois, pour l'arrêt (mise hors service) du moteur 10, cette soupape 26 est ouverte de sorte que le combustible fourni par la pompe d'injection 14 ne se dirige plus vers l'injecteur 22, mais s'écoule dans la conduite de dérivation 28, du côté basse pression. Cette même conduite de dérivation communique avec la conduite de retour 24, si bien que le combustible retourne au réservoir de stockage 18. On peut maintenir très court le tronçon de conduite situé entre la soupape d'arrêt et l'injecteur, de sorte que -comme indiqué au début- à l'aide du dispositif de l'invention, l'arrêt du moteur ainsi que le redémarrage de celui-ci peuvent être obtenus en un intervalle de temps très court. Les fig. 2 et 3 représentent un premier mode de réalisation de la soupape d'arrêt. Le corps de soupape 26 est rendu solidaire de deux pièces de serrage 32 et 34 à l'aide de vis 30 de telle sorte que la conduite d'alimentation 20 se trouve serrée entre ces deux pièces 32 et 34. Dans la pièce 32, est engagée à force une douille 36 qui sert de siège de soupape et qui comporte un perçage axial 36a qui est main- tenu fermé par un obturateur sphérique 38. Le perçage 36a com- munique avec un perçage de dérivation latéral 20a de la con- duite d'alimentation 20, une mince feuille annulaire 40 étant encastrée lors du serrage de cette conduite 20 de manière qu'elle entoure de façon étanche ce per age de dérivation 20a. L' obturateur sphérique 38 est maintenu en position de fermeture à l'aide d'un organe de réglage 42 qui est logé dans la pièce 26 et qui coopère avec une tige intermédiaire 44 agissant directement sur cet obturateur. L'espace annulaire 32a qui entoure l'obturateur sphérique 38 communique avec un perçage latéral 32b qui débouche dans un raccord 28a prévu pour le raccordement de la conduite de retour 28. Des perçages 26s et 32s servent de retour d'huile de fuite. L'organe de réglage 42 coopère avec une-bille d'encliquetage à ressort 46 qui pénètre au choix dans l'une ou l'autre de deux gorges annulaires 42a et 42b prévues sur cet organe de réglage 42 afin de fixer ce dernier dans l'une des deux posi- tions de fonctionnement "A" ou "B". Pendant le fonctionnement du moteur, l'organe de réglage 42 prend la position "B" représentée sur la fig. 3, dans laquelle l'obturateur 38 ferme la conduite de dérivation 36a. Par la conduite d'alimentation 20, le combustible qui est fourni par la pompe d'injection 14 s'écoule vers l'injec- teur 22 par lequel il est injecté dans la chambre de travail du moteur. Lorsque, par contre, le moteur doit être arrêté (mis hors service), ce même organe de réglage 42 est déplacé vers le haut, à l'aide de son bouton de manoeuvre 42c, jusque dans la position "A". L'obturateur 38 est alors libre et se O10 déplace vers le haut sous l'effet de la pression du combusti- ble. Celui-ci s'écoule alors hors de la conduite d'alimentation par les perçages de dérivation 20a, 36a et 32b, jusqu'au raccord 28a, situé du côté basse pression, pour être ensuite remonté jusqu'au réservoir de stockage 18 à travers la condui- te de retour 24. Etant donné que l'injecteur 22 n'est plus alimenté en combustible, le moteur 10 interrompt son fonction- nement, et ceci en un intervalle de temps très court après le réglage sur la position "A". On rapproche le plus possible la soupape d'arrêt 26 de l'injecteur 22 de manière qu'il existe une communication d'écoulement extrêmement courte entre ces -éléments 26 et 22. Il convient de préciser ici qu'en cas de néces- sité, on pourrait également obtenir une commande de la soupape actionnée par l'utilisateur à la place de l'organe de réglage manuel 42 à l'aide d'une pédale. La fig. 4 représente une structure de soupape dans laquelle, à la place d'un obturateur sphérique, on utilise un obturateur conique 48 qui interrompt ou libère l'écoulement à travers les conduites de dérivation 20a, 50a et 32b, en direction du raccord 28a. Hormis cela, cette structure présente la même disposition et le même fonctionnement que le mode de réalisation des fig. 2 et 3. Les fig. 5 et 6 représentent un exemple de réa- lisation dans lequel la soupape d'arrêt peut être commandée 'à distance à l'aide d'un électro-aimant. Le corps de soupape 126 est ici à nouveau fixé sur la conduite d'alimentation 20 à l'aide d'une pièce de serrage 128 et de quelques vis 130, de manière telle que la lamelle d'étanchéité 40 entoure le perçage de dérivation 20a qui communique avec le perçage axial 136a d'une douille 136. Ce perçage 136a est mai...tenu fermé à l'aide d'un obturateur conique 138 dont la tige pré- sente à sa périphérie plusieurs rainures longitudinales 138a afin de permettre le passage de combustible vers un perçage transversal 126a du corps de soupape.26. Ce perçage trans- versal est fermé de manière étanche ', l'aide de deux presse- étoupes 140 et 142, et la pièce 142 comporte sur sa face inté- rieure, une saillie en forme de crochet 142a qui sert d'appui pour l'extrémité également en forme de crochet 144a d'un levier de commande 144. Ce dernier appuie sur l'extrémité supérieure de la tige de l'obturateur 138 et son extrémité 144b coopère avec l'extrémité 148a d'un noyau d'électro- aimant de soulèvement 148 qui est mobile dans le sens vertical et fait partie d'une électrovanne 150 dont les raccordements électriques sont obtenusà l'aide d',m connecteur de câble 150a. L'électrovanne 150 est vissée sur le corps de soupape 126. Dans le perçage transversal 126a de cette soupape 126 débouche un perçage fileté 126b dans lequel peut être vissé une vis creuse 152 associée à un raccord pour tube 154 sur lequel peut être raccordée la conduite de retour 28. Dans la position des fig. 5 et 6, l'obturateur conique 138 ferme la conduite de dérivation 20a-136a de sorte que, comme dans le premier exemple de réalisation, le combus- tible s'écoule en direction de l'injecteur 22. Dès que l'élec- trovanne 150 est excitée, par exemple par la fermeture d'un interrupteur manoeuvré à distance par l'utilisateur, l'électro- vanne excitée 150 attire son armature 148 vers le haut, si bien que l'extrémité 144b du levier de commande 4"' est libre d'effctuer un mou- vement de basculement autbur du-crochet 142a. Ceci permet lm mouvement d'ouverture vers le haut de l'obturateur 138, sous l'action du combustible, et ce dernier s'écoule alors par ses rainures 138a vers les espaces 126a et 126b ainsi que jusqu'au raccord 154. Dans la conduite de dérivation 28, le combustible est renvoyé vers la conduite de retour 24 et le réservoir 18. L'arrêt du moteur se produit donc ici également en un intervalle de temps très court I la suite de l'excitation commandée à dis- tance de l'électrovanne 150. On peut également réaliser le corps de vanne sous la forme d'une pièce intermédiaire sur laquelle la conduite d'alimentation peut être accouplée à l'aide de rac- cords pour tube. La fig. 7 illustre un tel exemple, le corps de soupape 226 étant rendu solidaire de la pièce de boîtier 232 à l'aide de vis non représentées. Dans un perçage trans- versal 232a de ce boîtier 232, sont montés, sur les deux faces frontales de la pièce 232, deux raccords indentiques 234 et 236 sur lesquels sont fixés le tronçon de la conduite d'ali- mentation 20 qui vient de la pompe d'injection 14 et celui qui conduit à l'injecteur 22. Il convient de préciser encore ici que la-sou- pape d'arrêt selon l'invention pourrait également, par exem- ple, être incorporé directement dans le support ou le corps de l'injecteur 22 afin de constituer un ensemble intégré injecteur-soupape. Dans certains cas particuliers, il serait également possible de prévoir son intégration dans la pompe d'injection elle-même. Enfin, il serait également possible de rendre variable, à l'aide d'un couplage, l'instant d'excitation de l'électrovanne commandant la soupape, et donc d'obtenir une ouverture de la conduite de dérivation par la soupape selon l'invention, à un instant variable au cours du déplacement de distribution du piston de la pompe à injection. On obtiendrait ainsi un réglage du débit d'injection avec une pompe d'injection ne comportant elle-même aucun réglage de débit, alors que la course de distribution de ses pistons demeurerait toujours constante. La fig. 8 illustre le shéma de tuyauterie d'un tel agencement. On utilise ici une pompe d'injection qui a une cour'se de piston (course de distribution) constante et fournit ainsi toujours un débit de combustible constant à la conduite 20. Il est en outre prévu une installation de commande com- portant un circuit par exemple électronique 300 dans lequel on introduit comme premier facteur-signal variable le débit d'injection de combustible à chaque fois souhaité, ceci à l'aide d'un organe de réglage 302 qui peut être manoeuvré par l'utilisateur et d'une échelle 304 qui lui est associée. On introduit comme second facteur-signal dans le circuit 300 la position angulaire du vilebrequin du moteur, c'est-à-dire la position momentanée du piston de la pompe au cours de sa course. A cet effet, sert par exemple un palpeur 306 qui est monté à l'extrémité lOb du vilebrequin et qui est relié, par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 308, à l'instal- lation de commande 300 elle-même reliée, à nouveau par l'in- termédiaire d'un conducteur 310, à l'électrovanne de la sou- pape d'arrêt 26. Du circuit 300, part également un signal inté- gré vers l'électrovanne agissant sur la soupape d'arrêt 26 et ayant, par exemple, la forme représentée sur les fig. 5 et 6. Dès que le signal intégré atteint l'électrovanne, la conduite de dérivation 28 est ouverte et le combustible fourni par la -pompe d'injection 314 n'est plus dirigé vers l'injecteur 22 lors du trajet suivant de la course du piston, mais reflue à l'intérieur de la conduite de dérivation 28 jusque dans le réservoir de stockage 18. Ainsi lorsque le signal intégré quitte l'installation de commande 300, par exemple, peu après le dl ut du déplacement du piston de sa position PMB vers sa position PMH, la conduite de dérivation 28 s'ouvre peu après et seul un faible débit d'injection parvient à l'injecteur 22. Lorsque, par contre, le signal intégré ne part que vers, ou après, la fin du PMH du piston, c'est alors le débit de combus- tible total fourni par le piston qui est envoyé comme débit d'injection à l'injecteur 22. Ainsi, dans le mode de réalisa- tion de la fig. 8, c'est l'ouverture de la soupape d'arrêt 26 par rapport à la course de distribution qui détermine le débit d'injection, et non pas la pompe d'injection 314 elle-même. De la sorte, le mode de réalisation de la fig. 8 s'oppose à la structure de la fig. 1 o la pompe d'injection 14 est équipée d'un piston à bord de commande incliné, de sorte que, de manière connue, le débit d'injection est réglé dans la pompe d'injection 14 elle-même, grâce à une rotation du piston et de son bord de commande par rapport à un perçage à seuil. lO REVENDICATIONS R E V E N D I C A miI 0 X S 1. Dispositif d'injection de combustible pour un moteur à combustion interne (10) équipé d'au moins un injecteur (22) dans la conduite d'alimentation (20) duquel le combustible provenant d'un réservoir de stockage (18) est envoyé par l'intermédiaire d'une pompe d'injection (14), caractérisé en ce qu'il comporte dans la conduite d'alimen- tation (20) une conduite de dérivation (28) conduisant au réservoir de stockage (18) et maintenue fermée par une soupape (26) qui est déplacée pour l'ouverture de cette conduite de O10 dérivation (28) à l'aide d'un organe de réglage (42, 144). 2. Dispositif d'injection selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la soupape (26) est réalisée sous la forme d'une soupape à obturateur sphérique (38). 3. Dispositif d'injection selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la soupape est réalisée sous la forme d'une soupape à obturateur conique (48). 4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que.la soupape (26) est ouverte à l'aide d'un organe de réglage (42) pouvant être manoeuvré à la main. 5. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soupape (26) est ouverte à l'aide d'un organe de réglage (144) commandé à distance. 6. Dispositif d'injection selon la revendication , caractérisé en ce que l'organe de réglage (144) est action- né à l'aide d'une électrovanne (150). 7. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de dérivation (28) englobe un perçage transversal (20a) prévu dans le tube de la conduite d'alimentation (20) et débouchant dans un perçage de jonction (36a, 50a) qui conduit.la soupape (26) et qui est situé dans un boîtier de soupape (32) qui est serré sur le tube de la conduite d'alimentation (20). 8. Dispositif d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de dérivation (28) englobe un perçage (36a) ménagé dans un boîtier de soupape (32) qui est inséré en un emplacement convenable entre la pompe-d'in- jection (14) et l'injecteur (22). 9. Dispositif d'injection selon la revendication 1, comportant un organe de réglage de soupape (144) actionne par voie électromagnétique, caractérisé en ce que la pompe d'injection est une pompe à piston (314) à course de distribu- tion constante, délivrant un débit constant, et ence qu'il est prévu une installation électronique de commande (300) qui, en vue d'un réglage de débit du combustible, commande l'ouver- ture de la soupape qui conduit à la conduite de dérivation (28), suivant une relation variable par rapport à.la course de dis- tribution de la pompe.