Brevet FR2595761A1 — publié le 19870918

Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, permettant l'injection de deux combustibles. L'invention concerne un dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, permettant l'injection de deux combustibles, un 5 combustible liquide dit de préinjection et un combustible liquide ou gazeux dit d'injection principale, comportant une pompe basse pression pour l'alimentation en combustible de préinjection, une pompe haute pression du type pompe d'injection, deux injecteurs de combustible et une pompe doseuse reliant de manière sélective la pompe basse pres10 sion, la pompe haute pression et les deux injecteurs de combustible, cette pompe doseuse comportant un piston transfert dont une face délimite un volume moteur en communication permanente avec la pompe haute pression et dont l'autre face délimite un volume récepteur en communication permanente avec la pompe basse pression et la chambre de 15 pression de l'aiguille de préinjection. On connaît des dispositifs d'injection de ce genre, tel celui décrit dans le document DE 33 30 772, o les séquences de préinjection et d'injection principale sont figées par construction et ne peuvent être modifiées pendant le fonctionnement du moteur. Il s'ensuit qu'une 20 optimisation réalisée pour une plage de fonctionnement du moteur est mal adaptée pour une autre plage et qu'il est impossible de neutraliser la phase de préinjection ou la phase d'injection principale. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif d'injection capable de régler le 25 début et la durée des phases d'injection principale et de préinjection quel que soit le combustible d'injection principale, liquide ou gazeux. Dans le but particulier d'obtenir une injection principale immediate et de neutraliser la préinjection, le dispositif de l'invention 30 est caractérisé en ce qu'il comporte deux butées réglables indépendamment l'une de l'autre et limitant chacune la course du piston dans un sens, une position extrême de la butée du volume moteur interdisant au piston transfert de recouvrir un orifice mettant en communication le volume moteur avec la chambre de pression de l'aiguille d'injection 35 - 2 _ 2595761 principale, une position de la butée du volume récepteur permettant de bloquer le piston transfert. Dans le but particulier d'obtenir une injection principale et simultanément une préinjection, le dispositif de l'invention est ca5 ractérisé en ce qu'il comporte deux butées réglables indépendamment l'une de l'autre et limitant chacune la course du piston dans un sens, une position extrême de la butée du volume moteur interdisant au piston transfert de recouvrir un orifice mettant en communication le volume moteur avec la chambre de pression de l'aiguille d'injection 10 principale, une position de la butée du volume récepteur permettant au piston d'effectuer une certaine course. Dans le cas o le combustible d'injection principale est un combustible liquide, les sections actives soumises à la pression de commande de levée des aiguilles de préinjection et d'injection princi15 pale sont identiques, les deux aiguilles étant appliquées sur leur siège par un élément commun de tarage. Dans le cas o le combustible d'injection principale est un combustible gazeux sous pression, et o pour une raison quelconque l'alimentation en combustible gazeux pourrait être interrompue, la 20 pompe doseuse comporte deux orifices et une canalisation mettant en communication les deux volumes contr8lés par le piston, une position extrême de la butée du volume moteur et une position extrême de la butée du volume récepteur mettant en communication permanente les deux volumes, le piston de transfert interdisant alors la communication 25 entre le volume moteur et la chambre de pression de l'aiguille d'injection principale. De préférence,l'aiguille d'injection principale comporte un ensemble de canaux mettant en communication la chambre de pression et un circuit de retour des fuites lorsque l'aiguille est en position levée, 30 et un conduit muni d'un clapet anti-retour permet au fluide de circuler de la chambre de pression de l'aiguille d'injection principale vers la pompe haute pression, afin de vidanger la chambre de pression. La présente invention a également pour objet une pompe doseuse 35 d'un dispositif d'injection, pour moteur à combustion interne, _ 3 _ 2595761 permettant l'injection de deux combustibles, un combustible liquide dit de préinjection et un combustible liquide ou gazeux dit deinjection principale, comprenant un piston transfert dont une face délimite un volume moteur en communication permanente avec la pompe haute 5 pression, et dont l'autre face délimite un volume récepteur en communication permanente avec la pompe basse pression et la chambre de pression de l'aiguille de préinjection, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un corps percé d'un alésage dans lequel le piston coulisse entre deux butées, chaque butée coulissant également dans 10 l'alésage pour régler le course du piston et comportant son propre moyen de réglage de position. Dans le cas o le combustible d'injeetion principale est un combustible gazeux, la pompe doseuse comporte un orifice susceptible d'Ctre mis en communication avec le volume moteur, un orifice suscep15 tible d'être mis en communication avec le volume récepteur et une canalisation reliant les deux orifices. Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux dessins annexés, deux dispositifs et leur pompe doseuse associée. La figure 1 représente un premier dispositif d'injection et sa 20 pompe doseuse, dans lequel le combustible d'injection principale est un combustible liquide. La figure 2 représente un deuxième dispositif d'injection et sa pompe doseuse associée, dans lequel le combustible d'injection principale est un combustible gazeux. Les figures 3 et 4 représentent divers cas de réglage d'une pompe doseuse, que le combustible d'injection principale soit liquide ou gazeux. La figure 5 représente un cas de réglage d'une pompe doseuse, le combustible d'injection principale étant un combustible gazeux. Dans la figure 1, une pompe haute pression 1A, du type pompe d'injection et connue en tant que telle, refoule un combustible liquide dans une canalisation 8, et une pompe basse pression lB refoule un combustible liquide de préinjection dans une canalisation 12 sur laquelle est montée en série un clapet anti35 retour 17 à très faible tarage. -4 La canalisation 8 de la pompe haute pression 1A et la canalisation 12 de la pompe basse pression sont reliées à une pompe doseuse 30, elle-même reliée à un bloc injecteur 40. Cette pompe doseuse 30 comporte un corps 31 percé d'un 5 alésage 32 qui reçoit un piston transfert 2 coulissant et deux butées 3, 4 coulissantes montées d'une façon étanche dans l'alésage 32. L'extrémité 3B de la butée 3 et l'extrémité 4B de la butée 4 déterminent chacune une limite de déplacement du piston 2, la face 2A 10 du piston pouvant prendre appui sur l'extrémité 3B de la butée 3 et la face 2B du piston pouvant prendre appui sur l'extrémité 4B de la butée 4. L'autre extrémité 3A de la butée 3 prend appui sur une surface active 5A d'une came 5 et l'autre extrémité 4A de la butée 4 prend appui sur une surface active 6A d'une came 6. Les axes 5B et 6B des cames 5 et 6 sont fixes par rapport au corps 31. Un ressort de compression 23 peut être installé entre le piston 2 et la butée 4. Le piston 2 définit avec la butée 3 un volume moteur 24 et avec la butée 4 un volume récepteur 25. Un orifice 7, relié à la canalisation 8, met le volume moteur 24 en communication avec la chambre de travail de la pompe haute pression 1A. Un orifice 9, relié à une canalisation 10, 10A met le volume moteur 24 en communication avec la chambre de pression 44 commandant l'ouverture d'une aiguille d'injection principale 42 du bloc injec25 teur 40. Un orifice 11, relié à la canalisation 12, met le volume récepteur 25 en communication avec la source à basse pression. Un orifice 13, relié à une canalisation 14, 14A, sur laquelle est monté un clapet anti-retour 18, met le volume récepteur 25 en communication 30 avec la chambre de pression 45 commandant l'ouverture d'une aiguille de préinjection 43 du bloc injecteur 40. Le bloc injecteur 40 est composé d'un corps 41A sur lequel est fixé un nez 41B. Le nez 41B contient l'aiguille d'injection principale 42 et l'aiguille de préinjection 43, ces deux aiguilles de 35 -5 mêmes dimensions coopérant respectivement avec les chambres de pression 44 et 45 et des sièges associés 46 et 47. Dans le corps 41A, un ressort de taiage 48 maintient les aiguilles 42 et 43 sur leur siège par l'intermédiaire d'un poussoir 49 et d'un palonnier symétri5 que 50. La pulvérisation est assurée par les deux séries d'orifices 51 et 52. La figure 2 représente un bloc injecteur 60 permettant l'injection d'un combustible gazeux. Ce bloc injecteur 60 comporte un corps 61A et un nez 61B. Le nez 61B contient une aiguille 74 de 10 préinjection pour combustible liquide, coopérant avec une chambre de pression 86 et un siège associé 87. La pulvérisation est assurée par la série d'orifices 88. La chambre de pression 86 est reliée au volume récepteur 25 par l'intermédiaire de la canalisation 14, 14A, et de l'orifice 13. Le nez 61B contient également une aiguille 75 pour combustible gazeux coopérant avec une chambre d'alimentation 83 et un siège associé 84. La pulvérisation est assurée par la série d'orifices de pulvérisation 85. La chambre 83 est reliée par un conduit 70, 70A à une source de gaz sous haute pression (250 bars par exemple) non repré20 sentée. Une chambre de pression 76 coopère avec un épaulement 77 de l'aiguille 75. Dans la position levée, la face 78 de l'aiguille 75 vient en butée sur la face 79 du corps 61A permettant alors à la série de canaux 80, 81, de mettre en communication la chambre de pression 76 avec un canal de retour de fuites 82. La chambre de pression 76 est 25 reliée par l'intermédiaire de la canalisation 10, 10A et de l'orifice 9 au volume moteur 24 de la pompe doseuse. Un ressort 71, coopérant avec un poussoir 72 et un palonnier 73 non nécessairement symétrique, applique les aiguilles 74 et 75 sur leur siège. Dans cette figure, la pompe doseuse 30 comporte deux 30 orifices 19, 21 reliées par une canalisation 20, cet ensemble permettant, dans certaines conditions d'écrites ci-après, d'assurer une communication entre le volume moteur 24 et le volume récepteur 25. Une canalisation 15, sur laquelle est installée en série un clapet antiretour 15A, relie les canalisations 8 et 10 et permet la 35 vidange de la chambre de pression 76 et donc la fermeture de l'aiguille -6 d'injection principale 75. Dans le cas de fonctionnement le plus fréquent, représenté dans les figures 1 ou 2, l'injection se passe de la manière suivante: Sous l'effet de la pression permanente régnant dans le con5 duit 12, éventuellement sous l'effort du ressort 23, et en l'absence de pression de refoulement venant de la pompe 1A par le conduit 8, le piston de transfert 2 est appliqué, en début de cycle, contre la butée 3. La butée 3 est disposée de telle sorte que le piston 2 obture l'orifice 9 et la butée 4 est disposée de telle sorte que cet orifice 9 10 puisse être découvert lors du mouvement du piston 2. Lorsque la pompe 1A refoule dans le conduit 8, la pression engendrée dans le volume moteur 24, pousse le piston 2 dans l'alésage 32 et provoque le refoulement à pression identique du combustible de préinjection du volume récepteur 25 vers la canalisation 14. Ce refoulement a lieu jusqu'à ce 15 que le piston 2 rencontre la butée 4. Le volume engendré en préinjection dépend donc de la distance Dl installée au départ entre la face 2B du piston 2 et la butée 4. Par ailleurs, le piston 2 franchit la distance D2 séparant la face 2A du piston 2 de l'orifice 9. Tant que l'orifice 9 est masqué par le piston 2, aucune pression ne s'installe 20 dans la canalisation 10, 10A. Mais dès que la face 2A du piston 2 découvre l'orifice 9, le combustible principal est injecté dans la canalisation 10 conjointement à la préinjection qui se poursuit tant que le piston 2 ne heurte pas la butée 4. L'injection principale se poursuit jusqu'à l'interruption du refoulement de la pompe 1A. Il apparait donc que la maîtrise des distances Dl et D2 donne la possibilité de faire varier l'importance relative de la préinjection et de l'injection principale ainsi que l'importance du recouvrement de ces deux phases d'injection. La figure 3 montre un premier cas dans lequel les distances D1 30 et D2 sont nulles. La préinjection est alors nulle et l'injection principale se produit immédiatement. La figure 4 montre un autre cas dans lequel la distance D2 est nulle mais pas la distance D1. Il y a donc simultanéité du départ des phases de préinjection et d'injection, la durée de préinJection dépen35 dant de l'importance de la distance D1. - 7 Entre ces extrêmes, le choix convenable des distances D1 et D2 règle l'importance du volume préinjecté, et le début de l'injection principale. Si la distance D2 correspond à un volume de déplacement du pis5 ton 2 supérieur à la cylindrée de la pompe 1A (cas des faibles charges), la phase d'injection principale est supprimée et il ne subsiste alors que la phase de préinjection. La figure 5 montre un cas de fonctionnement particulier du dispositif de la figure 2, dans lequel le combustible d'injection 10 principale est gazeux, la levée de l'aiguille 75 étant commandée par l'injection de fluide dans la chambre de pression 76. Il convient de disposer d'une source de gaz combustible à la pression suffisante (par exemple 250 bars) pour assurer une diffusion convenable par les orifices 85. Mais dans le cas o cette source est indisponible, la levée 15 de l'aiguille d'injection principale devient inutile et il convient alors de la neutraliser. La butée 4 est alors réglée de telle manière que le piston 2 obture constamment l'orifice 9, et l'orifice 21 est placé, par rapport à la butée 4, de telle manière qu'il ne soit jamais obturé par le piston 2. La butée 3 est réglée de telle manière que 20 l'orifice 19 soit constamment découvert. Ce -règlage des deux butées permet une communication entre le volume moteur et le volume récepteur. La préinjection et l'injection principale sont alors remplacées par une injection unique qui se fait par l'intermédiaire de l'aiguille 74 et des orifices 88. Cela nécessite que le fluide fourni 25 par la pompe haute pression 1A soit combustible. Les divers cas de fonctionnement décrits ci-dessus dépendent des conditions de charge du moteur et la position des cames 5, 6 peut être asservie aux paramètres de fonctionnement du moteur tels que la vitesse, le couple, la pression d'air d'admission, les tempéatures de flui30 des de refroidissement, les conditions de combustion, etc... Bien entendu, la pompe doseuse 30 peut être soit séparée soit réunie par construction en un ensemble monobloc avec la pompe haute pression 1A, et les blocs injecteurs 40 et 60 peuvent être constitués par deux injecteurs séparés. - 8 REVENDICATIONS: 1/ Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, permettant l'injection de deux combustibles, un combustible liquide dit de préinjection et un combustible liquide ou gazeux dit d'injection principa5 le, comportant une pompe basse pression (lB) pour l'alimentation en combustible de préinjection, une pompe haute pression (1A) du type pompe d'injection, deux injecteurs de combustible et une pompe doseuse (30) reliant de manière sélective la pompe basse pression, la pompe haute pression et les deux injecteurs de combustible, cette 10 pompe doseuse (30) comportant un piston transfert (2) dont une face (2A) délimite un volume moteur (24) en communication permanente avec la pompe haute pression (1A) et dont l'autre face (2B) délimite un volume récepteur (25) en communication permanente avec la pompe basse pression (lB) et la chambre de pression (45, 86) de l'aiguille 15 de préinjection (43, 74), caractérisé en ce qu'il comporte deux butées (3, 4) réglables indépendamment l'une de l'autre et limitant chacune la course du piston dans un sens, une position extrême de la butée (3) du volume moteur interdisant au piston transfert (2) de recouvrir un orifice (9) mettant en communication le volume 20 moteur (24) avec la chambre de pression (44, 76) de l'aiguille d'injection principale (42, 75), et une position de la butée (4) du volume récepteur permettant de bloquer le piston transfert. 2/ Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, permettant l'injection de deux combustibles, un combustible liquide dit de préin25 jection et un combustible liquide ou gazeux dit d'injection principale, comportant une pompe basse pression (lB) pour l'alimentation en combustible de préinjection, une pompe haute pression (1A) du type pompe d'injection, deux injecteurs de combustible et une pompe doseuse (30) reliant de manière sélective la pompe basse pression, la 30 pompe haute pression et les deux injecteurs de combustible, cette pompe doseuse (30) comportant un piston transfert (2) dont une face (2A) délimite un volume moteur (24) en communication permanente avec la pompe haute pression (1A) et dont l'autre face (2B) délimite un volume récepteur (25) en communication permanente avec la pompe 35 -9 basse pression (lB) et la chambre de pression (45, 86) de l'aiguille de préinjection (43, 74), caractérisé en ce qu'il comporte deux butées (3, 4) réglables indépendamment l'une de l'autre et limitant chacune la course du piston dans un sens, une position extrême de la 5 butée (3) du volume moteur interdisant au piston transfert (2) de recouvrir un orifice (9) mettant en communication le volume moteur (24) avec la chambre de pression (44, 76) de l'aiguille d'injection principale (42, 75), et une position de la butée (4) du volume récepteur permettant au piston (2) d'effectuer une certaine course. 3/ Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le combustible d'injection principale est un combustible liquide, caractérisé en ce que les sections actives soumises à la pression de commande de levée des aiguilles de préinjection et d'injection principale sont identiques, les deux aiguilles étant appliquées sur 15 leur siège par un élément commun de tarage (48, 71). 4/ Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, permettant l'injection de deux combustibles, un combustible liquide dit de préinjection et un combustible gazeux dit d'injection principale, comportant une pompe basse pression (lB) pour l'alimentation en com20 bustible de préinjection, une pompe haute pression (1A), du type pompe d'injection, deux injecteurs de combustible et une pompe doseuse (30) reliant de manière sélective la pompe basse pression, la pompe haute pression et les deux injecteurs de combustible, cette pompe doseuse (30) comportant un piston transfert (2) dont une face (2A) 25 délimite un volume moteur (24) en communication permanente avec la pompe haute pression (1A) et dont l'autre face (2B) délimite un volume récepteur (25) en communication permanente avec la pompe basse pression (lB) et la chambre de pression (86) de l'aiguille de préinjection (74), caractérisé en ce qu'il comporte deux butées (3, 4) 30 réglables indépendamment l'une de l'autre et limitant chacune la course du piston dans un sens, et en ce que la pompe doseuse comporte deux orifices (19, 21) et une canalisation (20) mettant en communication les deux volumes (24, 25) contr8lés par le piston (2), une position extrême de la butée du volume moteur et une position extrême 35 de la butée du volume récepteur mettant en communication permanente - 10 les deux volumes, le piston de transfert interdisant alors la communication entre le volume moteur (24) et la chambre de pression (76) de l'aiguille d'injection principale (75). / Dispositif d'injection selon la revendication 4, caractérisé en ce 5 que l'aiguille d'injection principale (75) comporte un ensemble de canaux(80, 81) mettant en communication la chambre de pression (76) et un circuit de retour des fuites (82) lorsque l'aiguille (75) est en position levée. 6/ Dispositif d'injection selon l'une des revendications 4 ou 5 carac10 térisé en ce qu'un conduit (15) muni d'un clapet anti-retour (15A) permet au fluide de circuler de la chambre de pression (76) de l'aiguille d'injection principale (75) vers la pompe haute pression (1A). 7/ Pompe doseuse (30) d'un dispositif d'injection, pour moteur à com15 bustion interne, permettant l'injection de deux combustibles, un combustible liquide dit de préinjection et un combustible liquide ou gazeux dit d'injection principale, comprenant un piston transfert (2) dont une face (21) délimite un volume moteur (24) en communication permanente avec la pompe haute pression (1A), et dont l'autre 20 face (2B) délimite un volume récepteur (25) en communication permanente avec la pompe basse pression (lB) et la chambre de pression (45, 86) de l'aiguille de préinjection (43, 74), caractérisée en ce qu'elle est constituée par un corps (31) percé d'un alésage (32) dans lequel le piston (2) coulisse entre deux butées (3, 4), chaque butée coulis25 sant également dans l'alésage (32) pour régler le course du piston et comportant son propre moyen de réglage (5, 6) de position. 8/ Pompe doseuse selon la revendication 7, dans le cas o le combustible d'injection principale est un combustible gazeux, caractérisée en ce qu'elle comporte un orifice (19) susceptible d'être mis en communi30 cation avec le volume moteur (24) un orifice (21) susceptible d'être mis en communication avec le volume récepteur (25), et une canalisation (20) reliant les deux orifices (19, 21). 9/ Moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'injection et d'une pompe doseuse selon l'une quelconque 35 des revendications précédentes.