Brevet FR2567580A1 — publié le 19860117

"Appareil de pompage de carburant" L'invention concerne un appareil de pompage de carburant pour alimenter en carburant un moteur à combustion interne, du type comprenant un piston plongeur effectuant un mouvement de va-et-vient dans un alésage, et qui, lors de sa course rentrante, refoule du carburant contenu dans une chambre de pompage définie en partie par l'extrémité intérieure de l'alésage, un conduit de sortie communiquant avec la chambre de pompage et qui est, pendant l'utilisa- tion, relié à un injecteur du moteur, et un dispositif à soupape autorisant l'échappement du carburant de la cham- bre de pompage pendant la course rentrante du piston plon- geur, afin de contrôler le montant de carburant qui s'écoule à travers l'orifice. On sait comment utiliser une soupape actionnée électriquement pour contrôler l'échappement du carburant de la chambre de pompage. La conception d'une telle soupape présente des difficultés attendu que lorsqu'elle est ouverte, elle doit fournir une surface d'écoulement suffisamment large pour permettre une réduction rapide de la pression. Ceci signifie que la force nécessaire pour ouvrir la sou- pape ou maintenir la soupape fermée (selon la conception de la soupape) doit être importante; cette force doit être produite par un dispositif d'actionnement électrique. En conséquence, un montant important d'énergie électrique est nécessaire pour actionner la soupape, et la fourniture et le contrôle de cette énergie électrique présentent des difficultés. En outre, le dispositif d'actionnement a une taille non négligeable, et dégage une quantité non négli- geable de chaleur. L'invention a pour objectif de fournir un appareil de pompage de carburant du type spécifié sous une forme simple et pratique. Selon l'invention, dans un appareil de pompage de carburant du type spécifié, un dispositif à soupape com- prend une soupape pouvant être déplacée pour être amenée en contact avec un siège afin d'empêcher l'échappement de carburant de la chambre de pompage, la soupape étant main- tenue en contact avec le siège par la pression du carburant dans la chambre de pompage, tandis que du carburant est fourni par le conduit de sortie, un élément élastique pour écarter la soupape du siège, un piston pouvant coulisser dans un cylindre, une extrémité du cylindre étant reliée à la chambre de pompage, le cylindre étant muni à cette extrémité d'une paroi finale, et le piston et la paroi finale délimitant un évidement fermé lorsque le piston est en contact avec la paroi finale, un distributeur à deux voies permettant de relier l'évidement à une source à bas- se pression ou à ladite extrémité du cylindre,l'agence- ment étant prévu de telle sorte qu'au cours de la fourni- ture de carburant par le conduit de sortie, lorsque le distributeur à deux voies est actionné de manière à relier l'évidement à ladite extrémité du cylindre, le piston se déplace dans le cylindre en s'éloignant de ladite paroi finale, et un dispositif permettant de transmettre le mouvement du piston à la soupape afin de soulever la sou- pape du siège, permettant ainsi à du carburant de s'échap- per de la chambre de pompage. La description qui suit présente un exemple d'ap- pareil de pompage de carburant selon l'invention, en réfé- rence au dessin annexé, dans lequel: Figure 1 est une représentation schématique de l'appareil de pompage; Figures 2 et 3 montrent une partie de l'appareil de figure 1, vue en d'autres positions; Figure 4 montre un autre agencement possible de la partie de l'appareil des figures 2 et 3. L'appareil de pompage représenté sur le dessin comprend un piston plongeur (10)qui peut effectuer un mouvement de va-et-vient dans un alésage (11) dont une des extrémités définit,conjointement avec le piston plongeur, une chambre de pompage (12). La course rentrante du plon- geur est réalisée de manière connue, afin de réduire le volume de la chambre de pompage au moyen d'une came entrai- née par le moteur, la course sortante étant réalisée au moyen d'une autre came ou d'un ressort puissant. Le piston plongeur accomplit une course de longueur fixe. Là chambre de pompage (12) communique avec un conduit de sortie (13) qui est relié à un injecteur (14) du type conven- tionnel, employant une soupape chargée par ressort et déplaçable par l'action du carburant sous pression à une position ouverte, afin de permettre au carburant de s'é- couler dans la chambre de combustion du moteur. Afin de contrôler la quantité de carburant qui est fournie à l'injecteur (14), il est prévu un dispositif à soupape globalement désigné par la référence (15) qui, comme x:-- pliqué en détail ci-après, permet au carburant de s'échap- per de la chambre de pompage (12) plutôt que de s'écouler vers le moteur par l'intermédiaire de l'injecteur. Le dispositif à soupape (15) comprend une soupape (16) dotée d'une partie cylindrique (17) pouvant coulisser dans un cylindre (18). A une extrémité du cylindre, un siège (19) est formé, contre lequel peut s'appuyer la tête (20) de la soupape, tête (20) qui a un diamètre supérieur à celui du cylindre (18) et qui est logée dans une chambre élargie définie à l'extrémité du cylindre. La chambre communique avec la chambre de pompage (12) et présente une paroi finale (21). En outre, la tête (20) de la soupape peut, dans la position ouverte représentée de la soupape, s'appuyer contre la paroi finale, et un évidement (22) est formé dans l'extrémité de la soupape, évidement qui, lorsque la tête (20) est en contact avec la paroi finale (21), est fermé vis-à-vis de la chambre. En-dessous de la tête (20), la soupape a un dia- mètre inférieur à celui du cylindre (18) et l'espace annulaire qui se trouve en dessous de la tête communique avec une source (23) d'alimentation en carburant sous pression, par l'intermédiaire d'un élément d'étranglement à clapet antiretour (24). L'élément (24) est disposé de telle sorte qu'il n'y a quasiment pas d'étranglement de l'écoulement du carburant de la source (23) à l'espace annulaire précité, mais qu'il y a un étranglement de l'é- coulement du- carburant dans le sens inverse. On a également prévu un autre cylindre (25), dont l'axe longitudinal coïncide avec celui du cylindre (18). Toutefois, le cylindre (25) a un diamètre supérieur, de sorte qu'un gradin (26) est formé à la jonction des deux cylindres. Un piston (27) peut coulisser dans le cylindre (25). A son extrémité éloignée du cylindre (18), le cylin- dre (25) est légèrement élargi, et communique avec la cham- bre de pompage (12). Le piston (27) présente une partie finale élargie qui,.comme le montre le dessin, peut s'ap- puyer contre une paroi finale (28) du cylindre (25). Comme pour la soupape (16), l'extrémité du piston (27) tournée vers la paroi finale est dotée d'un évidement (29). Le piston (27) est poussé pour venir en contact avec la paroi finale (28) au moyen d'un ressort (30) qui est posi- tionné entre le piston et le gradin (26). En outre, un autre ressort (31) agit entre la soupape et le piston. Le dispositif à soupape (15) comprend également une paire de distributeurs à deux voies (32,33) à action- nement électromagnétique. Le distributeur (32) contrôle la pression du fluide dans l'évidement (22), tandis que le distributeur (33) exerce une fonction similaire en ce qui concerne l'évidement (29). Dans l'exemple de réalisa- tion présenté, chaque distributeur à deux voies comprend une plaque de distribution logée dans une chambre qui est reliée à un passage débouchant sur la paroi finale corres- pondante (21,28). Chaque distributeur à deux voies com- porte une lumière qui est reliée à la chambre de pompage (12), et les distributeurs sont disposés de telle manière que lorsque les électro-aimants correspondants sont exci- tés, les plaquesde distribution obturent les lumières sus- mentionnées. Lorsque les plaques de distribution sont en train d'obturer les lumières, les chambres des distribu- teurs sont reliées à un conduit d'évacuation par l'inter- médiaire dorifices étranglés. Lorsque les électro-aimants sont désexcités, les plaques de-distribution peuvent s'é- carter des lumières, afin de permettre, comme on l'expli- quera plus loin, aux évidements correspondants d'être pressurisés par du carburant; les raccords d'évacuation susmentionnés des distributeurs sont alors opportunément fermés, afin d'éviter de perdre du carburant. A la position présentée à la figure 1, la soupape (16) est en position ouverte, avec la tête (20) appuyée sur la paroi finale (21). L'électro-aimant du distributeur (32) est excité. En outre, le piston (27) est en contact avec la paroi finale (28), et l'électro-aimant du distri- buteur (33) est excité. Les évidements (22) et (29) sont donc reliés au conduit d'évacuation. Supposons maintenant que le piston plongeur (10) commence sa course rentrante. Du carburant peut s'échapper de la chambre de pompage (12), le carburant s'écoulant au-delà de la tête de soupape (20) et du siège (19) vers la source de carburant (23), par l'intermédiaire de l'élément (24). Il n'y a donc pas d'é- coulement de carburant vers l'injecteur. L'élément (24) a pour effet de pressuriser le carburant, mais le degré de pressurisation est bien sûr sensiblement inférieur à ce qui est nécessaire pour ouvrir l'injecteur (14). Si main- tenant le distributeur (32) est désexcité, la plaque de distribution du distributeur (32) découvre la lumière sus- mentionnée, et du carburant se trouvant à la pression déterminée par l'élément (24) est fourni à l'évidement (22). En conséquence, la soupape (16) se déplace sous l'action de la pression du carburant à l'encontre de l'action du ressort (31), de sorte que sa tête s'appuie sur le siège. Cette position est présentée à la figure 2; une fois que la tête est entrée en contact avec le siège (19), l'échap- pement du carburant est empêché, et la pression du carbu- rant dans la chambre de pompage (12) s'élève à la valeur à laquelle l'injecteur (14) s'ouvre pour permettre d'ali- menter en carburant le moteur. Le piston (27) reste en contact avec la paroi finale (28), mais dès que l'électro-aimant du distributeur (33) est désexcité, la pression du carburant dans la chambre de pom- page est appliquée à l'évidement (29), et le piston se déplace alors rapidement sous l'action de son ressort (30). Ce faisant, le piston absorbe un peu du carburant s'écou- lant de la chambre de pompage; toutefois, au cours de son déplacement, une partie finale réduite du piston appuie contre une partie finale réduite de la soupape (16), et soulève la soupape de son siège. Ceci est présenté àla figure 3: dès que la soupape (20) est soulevée du siège (19), le carburant peut s'échapper de la chambre de pompage (12), de sorte que la pression dans la chambre de pompage tombe à une valeur déterminée par l'élément (24). Cette pression est inférieure à la pression nécessaire pour main- tenir la soupape de l'injecteur en position ouverte, et l'injecteur se ferme donc, de sorte que le moteur cesse d'être alimenté en carburant. La soupape (16) est déplacée par le piston de telle sorte que la tête (20) s'appuie con- tre la paroi finale (21), et l'éléctro-aimant associé au distributeur (32) peut être à nouveau excité pour fermer la lumière susmentionnée, et relier l'évidement (22) au conduit d'évacuation. Lorsque la course rentrante du pis- ton plongeur (10) cesse, et que ce dernier démarre sa course de retour, la pression dans la chambre de pompage continue à tomber et l'action combinée des ressorts (30) et (31) entraîne le retour du piston en contact avec la paroi finale. L'électro-aimant associé au distributeur (33) est à nouveau excité, de sorte que l'évidement (29) est relié au conduit d'évacuation. Le carburant refoulé par le pis- ton est ramené vers la chambre de pompage (12); toutefois, du carburant supplémentaire est, afin de remplacer celui qui s'est écoulé à travers l'injecteur (14), fourni par la source (23) par l'intermédiaire de l'élément (24). Il peut être souhaitable de fournir un passage supplémentaire par lequel du carburant puisse s'écouler dans la chambre de pompage (12); ceci peut être réalisé en prévoyant une lumière (34) dans la paroi de l'alésage (11) qui est décou- verte à proximité de l'extrémité extérieure de la course du piston plongeur. La quantité de carburant qui est absorbée au cours du déplacement du piston (27)-avant que ce dernier entraîne le déplacement de la soupape est déterminéepar le jeu qui existe entre le piston et la soupape lorsque cette dernière est en position fermée. La description ci-dessus montre que le distributeur (32) contrôle le début de la fourniture de carburant par l'injecteur, et le distributeur (33) la fin de la fourni- ture de carburant. Les électro-aimants des deux distribu- teurs sont excités au moyen d'un système de commande réa- gissant à divers paramètres de fonctionnement du moteur et, attendu que les distributeurs contrôlent uniquement les pressions dans les évidements susmentionnés, ils peuvent être physiquement petits, attendu que le volume de carbur- rant nécessaire pour pressuriser les évidements est très faible. Bien qu'elles soient soumises à la pression élevée régnant dans la chambre de pompage au cours de-la fourni- ture de carburant, les surfaces des plaques de distribution exposées à ces pressions peuvent être très faibles, de sorte que l'on peut employer pour les électro-aimants des distri- buteurs de faible puissance. Les ressorts (30,31) sont soumis à des contraintes très importantes; ces contraintes peuvent être minimisées en étranglant l'écoulement de liquide hors-de l'espace contenant les ressorts. Ceci aura pour effet de réduire la vitesse de déplacement des pistons. Un autre moyen de résoudre ce problème lorsque l'appareil est une pompe du type distributrice est de supprimer les ressorts et de configurer l'ensemble de telle sorte que l'espace entre la soupape et le piston est relié à la source (23) lors- qu'il est nécessaire de déplacer la soupape et le piston vers les parois finales correspondantes, et à un conduit d'évacuation aux autres moments. Comme on l'a décrit, la soupape (16) et le piston (27) sont positionnés de sorte qu'il puisse y avoir entre eux un contact physique direct. Dans certains cas, il peut être souhaitable, afin de réduire le volume des passages reliés à la chambre de pompage, de positionner la soupape et le piston côte à côte, et de les relier au moyen d'un mécanisme à levier pivotant qui pourra inclure une course morte afin de permettre au piston de se déplacer avant la soupape. Un tel agencement est présenté sur la figure 4; dans la mesure du possible, on a employé des références numériques identiques à celles employées sur la figure 1. Comme on peut le voir sur la figure 4, les cylin- dres (18) et (25) sont disposés côte à côte, et la soupape (17) et le piston sont poussés par des ressorts, respecti- vement (34,35) pour être amenés en contact avec les parois finales respectives. En outre, les parties finales rédui- tes de la soupape et du piston peuventrespectivement s'ap- puyer sur les extrémités opposées d'un levier pivotant (36). Dans l'exemple de réalisation présenté sur la figure 4, les diamètres de la soupape et du piston sont quasiment identiques, tandis que dans l'exemple présenté sur la figure 1, le piston (27) a un diamètre légèrement supérieur à celui de la partie cylindrique (17) de la soupape (16). Ceci a pour but d'assurer que le piston (27) puisse dépla- cer la soupape hors de son siège. Dans l'exemple selon la figure 4, l'axe de pivotement (37) du levier est décalé vers la soupape (16), de sorte que la force exercée par le piston (17) est multipliée par l'effet de levier. - REVENDICATIONS - 1.- Appareil de pompage de carburant pour alimen- ter en carburant un moteur à combustion interne, du type comprenant un piston plongeur (10) effectuant un mouvement de va-et-vient dans un alésage (11), et qui, lors de sa course rentrante, refoule du carburant contenu dans une chambre de pompage (12) définie en partie par l'extrémité intérieure de l'alésage (11), un conduit de sortie (13) communiquant avec la chambre de pompage (12) et qui est, pendant l'utilisation, relié à un injecteur (14) du moteur, et un dispositif à soupape (15) autorisant l'échappement du carburant de la chambre de pompage (12) pendant la course rentrante du piston plongeur (10), afin de- contrôler la quantité de carburant qui s'écoule à travers le conduit de sortie (13), caractérisé en ce que le dispositif à sou- pape (15) comprend une soupape (16) pouvant être déplacée pour être amenée en contact avec un siège (19) afin d'em- pêcher l'échappement de carburant de la chambre de pompage (12), la soupape (16) étant maintenue en contact avec le siège (19) par la pression du carburant dans la chambre de pompage (12) tandis que du carburant est fourni, par le conduit de sortie (13), un élément élastique (31) pour écarter la soupape(16) du siège (19), un piston (27) pou- vant coulisser dans un cylindre (25), une extrémité du cylindre (25) étant reliée à la chambre de pompage (12), le cylindre étant muni,à cette extrémité, d'une paroi finale (28), et le piston (27) et la paroi finale (28) délimitant un évidement (29) fermé lorsque le piston (27) est en con- tact avec la paroi finale (28), un distributeur à deux voies (33) permettant de relier l'évidement (29) à une source à basse pression (23) ou à ladite extrémité du cylindre (25), l'agencement étant prévu de telle sorte qu'au cours de la fourniture de carburant par le conduit de sortie (13), lorsque le distributeur à deux voies (33) est actionné de manière à relier l'évidement (29) à ladite extrémité du cylindre (25), le piston (27) se déplace dans le cylindre (25) en s'éloignant de la paroi finale (28), et un dispositif permettant de transmettre le mouvement du piston (27) à la soupape (16) afin de soulever la sou- pape (16) du siège (19), permettant ainsi à du carburant de s'échapper de la chambre de pompage (12). 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (16) etle piston (27) sont montés en bout à bout et sont respectivement dotés d'épaulements qui s'engagent l'un contre l'autre afin de transmettre le mouvement du piston (27) à la soupape (16). 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre du piston (27) est légèrement supé- rieur à la surface d'appui de la soupape (16). 4.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (16) et le piston (27) sont placés côte à côte, l'appareil comprenant un levier pivotant (36) dont une extrémité peut s'engager avec la soupape (16) et l'autre avec le piston (27), afin de transmettre le mouve- ment du piston à la soupape. 5.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre du piston (27) est quasiment égal à la surface d'appui de la soupape (16), l'axe de pivote- ment du levier étant décalé vers l'axe de déplacement de la soupape (16). 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un autre élément élastique (30) poussant le piston (27) vers la paroi finale (28). 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la soupape (16) comprend une tête (20) qui peut s'appuyer contre le siège (19) et qui, lorsque la soupape (16) est en position ouverte, s'appuie contre une paroi finale (21) d'un cylindre (18) logeant la soupape (16), un évidement (22) délimité entre la tête (20) de la sou- pape (16) et la paroi finale (21) lorsque la soupape (16) est en position ouverte, et un autre distributeur à deux voies (32) permettant de relier cet évidement (22) à la chambre de pompage (12) lorsqu'il est nécessaire de fermer la soupape (16). 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les extrémités de la soupape (16) et du piston (27) qui sont éloignées des parois finales (22) et (28) sont exposées à une basse pression, l'appareil comprenant un moyen (24) de pressurisation du carburant en aval de la soupape (16) au cours du refoulement du carburant de la chambre de pompage (12).