Brevet FR2588921A1 — publié le 19870424

L'invention concerne un dispositif d'injec- tion de carburant pour une machine Diesel à combustion interne comprenant une pompe de carburant qui présente un piston entraîné par un arbre à came et transférant du carburant dans un espace de pompe, une soupape d'aspiration déterminant le début de fonctionnement de la pompe et une soupape de débordement déterminant l'extrémité de refoulement de la pompe. Dans des dispositifs connus de ce type, la soupape d'aspiration et la soupape de débordement sont commandées en fonction du mouvement du piston, la phase de refoulement de la pompe commençant alors avec la fermeture de la soupape d'aspiration et la phase de refoulement de la pompe se terminant avec l'ouverture de la soupape de débordement. Entre la fermeture de la soupape d'aspiration et l'ouverture de la soupape de débordement, la pompe refoule ainsi le carburant sous pression élevée par l'intermédiaire d'une conduite de pression vers la soupape d'injection dans le cylindre. La quantité de carburant injectée dans le cylindre pendant cette phase de refoulement par l'intermédiaire de la soupape d'injection a pour conséquence que la pression de l'air comprimé dans le cylindre monte graduellement après le début de l'in- jection jusqu'à une valeur maximale de pression d'allu- mage et ensuite tombe. Cette valeur maximale admissible de la pression d'allumage détermine alors le début d'injection qui, la plupart du temps, se trouve après le point mort supérieur. En outre, des limites de struc- ture sont imposées à la configuration de la came; elles limitent considérablement l'influence sur le développement de la pression de la pompe et ainsi le développement de la pression d'allumage. Le développement de pression d'allumage le meilleur possible qu'on a pu obtenir jusqu'ici ne correspond donc pas aux conditions de combustion optimales dans le cylindre. De telles condi- tions seraient atteintes si la pression augmentait déjà directement après le point mort supérieur rapide- ment à la valeur maximale de la pression d'allumage et ensuite demeurait constante aussi longtemps que possible. Le problème qui est à la base de la présente invention'est d'améliorer de telle manière un dispositif d'injection de carburant du type mentionné ci-dessus, que le développementoptimal mentionné de la pression d'allumage daos le cylindre soit.réalisé... Ce problème est résolu selon la présente invention en ce que le piston est muni d'au moins une paire d'arêtes de commande, en communication avec l'es- pace de pompe, qui coopèrent avec au moins un orifice dans la paroi de cylindre de la pompe, de telle manière qu'au début de refoulement placé avant le point mort supérieur, elles diminuent ou interrompent le refoule- ment de carburant de la pompe au moins une fois sur une courte période pendant la phase de refoulement limitée par le début de refoulement et la fin du refou- lement. Au moyen des deux arêtes de commande, la quan- tité de carburant autrement injectée dans une phase ininterrompue dans le cylindre est subdivisée par une décharge de pression de faible durée du carburant en deux sections, de telle manière que,pendant la première section environ 20 X et pendant la deuxième section de façon correspondante, environ 80 Z de toute la quan- tité de carburant sont injectés. En même temps le début d'injection se trouve en avant par rapport aux disposi- tifs connus, à savoir avant le point mort haut. Par cette avance, on obtient que la pression maximale d'allumage soit décalée vers le point mort supérieur, et que, par contre, par le refoulement et l'injection réduits ou interrompus, cette pression d'allumage soit maintenue pratiquement constante à la valeur maximale pendant la plus grande partie du processus de combustion. A cause du fait d'atteindreplus tôt la pression maximale d'allumage, il est en outre possible de terminer la phase de refoulement et l'injectionplus.tôt que précé- demment, ce qui a pour avantage que la portion de carbu- rant injectée près de la fin de refoulement est égale- ment brûlée sous une pression plus élevée. On obtient ainsi une combustion optimale du carburant injecté et en même temps on diminue la combustion spécifique de carburant. Deux exemples de réalisation de la présente invention sont expliqués plus en détail dans la descrip- tion suivante et en référence aux dessins sur les- quels: la figure 1 représente une coupe schéma- tique d'un dispositif d'injection de carburant selon la présente invention; la figure 2 est un diagramme montrant le déroulement dans le temps de la phase de refoulement à l'aide du dispositif selon la présente invention; et la figure 3 est une coupe schématique d'un exemple de réalisation modifié du dispositif d'injec- tion. Selon-la figure l, on prévoit dans un bottier de pompe. 1 un alésage cylindrique 8 dans lequel est reçu de façon étanche un piston de pompe 2. Le piston 2 est muni à son extrémité inférieure à la figure 1 d'un galet 3 qui est poussé par un ressort 4 s'appuyant sur le boîtier I contre une came 5 d'un arbre à came 6. On réalise dans le boîtier de pompe 1 un espace de pompage 7 qui est en communication avec l'alésage de cylindre 8. Dans l'espace de pompage 7 débouche un canal d'entrée 10 qui est muni à son embouchure dans l'espace 7 d'une soupape d'aspiration 11. La sou- pape d'aspiration 11 présente une face de montage 12 prévue dans le boîtier de pompe et un corps de soupape 13 coopérant avec celui-ci et qui est poussé par un ressort 14 contre la face de montage 12. Le corps de soupape 13 présente un tourillon 15 dépassant vers le bas qui coopère avec un poussoir 16 guidé dans le boîtier 1. Le poussoir 16 est poussé vers le bas par un ressort 17 qui s'appuie sur le boîtier 1 et repose avec son extrémité inférieure dans une cavité d'un levier de commande à deux bras 18. Ce dernier se trouve avec sa section centrale sur un tourillon excentrique 21 et il est guidé avec son extrémité de droite à la figure 1 entre deux faces de guidage 20 sur le piston 2. Le tourillon excentrique 21 est monté de façon à pouvoir pivoter, d'une manière non représentée en détail, de sorte que le moment de la fermeture de la soupape d'aspiration 11 puisse être réglé. Une conduite 44 d'amenée débouchant dans le canal d'entrée 10 pour le combustible Diesel est raccordée au boîtier de pompe 1. Dans le boîtier de pompe 1, on prévoit un canal de sortie 43 qui sort de l'espace de pompage 7 et qui débouche à son extrémité supérieure dans une conduite de refoulement 45 raccordée sur le boîtier 1 et qui mène à une soupape d'injection non représentée se trouvant dans le cylindre de la machine à combustion interne. Le canal de sortie 43 présente une soupape de pression 40 qui est constituée par une face d'appui 41 prévue dans le boîtier 1 et par un corps de soupape 42 qui est poussé par -un ressort 46 dans la position de fermeture. On prévoit dans le boîtier de pompe 1 un canal de débordement 22 qui se sépare également de l'espace de pompage 7 et qui est muni d'une soupape de débordement 24. La soupape de débordement 24 est constituée par une face d'appui 25 dans le bottier 1 et par un corps de soupape 26 qui est 'poussé par un ressort 27 contre la face d'appui. Le corps de sou- pape 26 présente un tourillon 28 dépassant vers le bas qui coopère avec un poussoir 30 guidé dans le bol- tier 1. Le poussoir 30 est poussé vers le bas par un ressort 31 s'appuyant sur le bottier 1 et repose avec son extrémité inférieure dans une cavité d'un levier de commande 32 qui est supporté avec son extrémité de droite sur un tourillon excentrique 33 et qui est guidé avec son extrémité de gauche entre les faces du piston 2. Le tourillon excentrique 33 est monté de telle manière, comme le tourillon excentrique 21, que par le pivotement du tourillon on puisse modifier le moment de l'ouverture de la soupape de débordement 24. Le piston de pompage 2 présente en dessous de sa face frontale supérieure une rainure annulaire 35 dont la face limite supérieure à la figure I forme une première arête de commande 36 et dont la face limite inférieure à la figure 1 présente une seconde arête de commande 37. Les deux arêtes de commande 36 et 37 coopèrent avec un orifice 38 dans la paroi de l'alésage cylindrique 8. L'orifice 38 est en communication avec le canal de débordement 22 par l'intermédiaire d'un canal 39 qui s'élargit. La rainure annulaire 35 est en. communication par l'intermédiaire d'un alésage 34 sortant de la face frontale supérieure du piston 2 avec l'espace de pompage 7. En fonctionnement normal du dispositif, le piston 2 est déplacé vers le haut à l'écart de la came 5 à la figure 1, la soupape d'aspiration 11 se trouvant alors au début encore dans la position ouverte, tandis que le levier de commande 18 pousse le poussoir 16 encore contre le tourillon 15. A ce moment, la sou- pape de pression- 40 et la soupape de débordement 24 sont encore fermées. Dès que lors du déroulement du mouvement vers le haut du piston 2, le poussoir 16 libère le tourillon 15, la soupape d'aspiration 11 est fermée et la phase de refoulement commence ainsi que le processus d'injection, du fait que le piston 2 pousse- le carburant se trouvant dans l'espace de pompage 7 sous une pression élevée dans la conduite de refoulement45,... lasoupape de pression 40 étant alors ouverte. Le début de la phase de refoulement est désigné par A à la figure 2. Dès que la première arête de com- mande 36 s'approche de l'orifice 38, la pression dans l'espace de refoulement 7 diminue à cause de la décharge de pression par l'intermédiaire de l'alésage 34, de la rainure annulaire 35 et du canal 39 vers le canal de débordement 22. Le début de cette décharge de pres- sion est désigné par B à la figure 2. Cette décharge, qui a pour conséquence une diminution temporaire de la quantité injectée de carburant, est terminée lorsque la deuxième arête de commande 37 du piston a dépassé l'orifice 38. Ce point est désigné par C à la figure 2. Lorsque le piston 2 se déplace encore vers le haut, la pression dans l'espace de pompage 7 augmente ainsi à nouveau et atteint de nouveau le niveau qu'elle avait avant le point B. La phase de refoulement ou l'injec- tion est terminée lorsque le levier de commande 32 ouvre par l'intermédiaire du poussoir 30 la soupape de débordement 24, ce qui correspond à la figure 2 au point D. La pression dans l'espace de pompage 7 s'éteint par l'intermédiaire du canal de débordement 22. Après l'inversion de mouvement du piston 2, la soupape de débordement 24 est fermée et la soupape d'aspiration 11 ouverte, ce qui fait parvenir à nouveau du carburant dans l'espace de pompage 7. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, la paroi de cylindre forme avec l'alésage de cylindre 8 un composant séparé sous la.forme d'un manchon 50 qui est introduit avec sa bride supérieure à la figure 3 dans une cavité correspondante du boîtier de pompe 1. En dessous de la bride du manchon 50, il est entouré par un anneau 51 qui est également disposé dans une cavité correspondante du bottier 1. On fixe au moyen de plusieurs vis réparties sur la périphérie de l'anneau 51, dont une est indiquée à la figure 3 par la ligne en traitset points 52, l'anneau 51 et ainsi également le manchon 50 dans le bottier de pompe 1. On prévoit dans le manchon 50 plusieurs orifices 38 répartis sur sa périphérie et à la même hauteur et qui débouchent dans un espace creux annulaire de l'anneau 51, qui communique par l'intermédiaire d'un alésage 53 dans l'anneau 51 et d'une rainure annulaire dans la face périphérique externe de cet anneau avec l'alésage -39 qui débouche dans le canal de débordement 22. Le piston 2 présente également la première et la seconde arêtes de commande 36' ou 37' qui coopè- rent avec les orifices 38 dans le manchon de cylindre et qui sont en liaison, par l'intermédiaire d'un canal 34' axial disposé dans la face enveloppe du piston 2, avec l'espace de pompage 7. Les arêtes de commande 36' et 37' s'étendent ici quelque peu en oblique par rapport à l'axe longitudinal du piston 2 qui est séparé au-dessus de la face de guidage supérieure 20 de sa partie inférieure 2'. A l'endroit de séparation, la partie supérieure du piston 2 présente une bride 54 qui est munie d'une saillie radiale 55 sur laquelle est raccordée une tige non représentée en détail. A l'aide de cette tige, la partie supérieure du piston 2 peut tourner quelque peu autour de son axe longitudi- nal, de sorte qu'on peut modifier la position des arêtes de commande 36' et 37' relativement aux orifices 38. Ceci a pour conséquence que l'intervalle sans injection, ainsi le temps d'interruption entre les points B et C à la figure 2, peut être décalé en direction du point A ou en direction du point D, par exemple en fonction de la charge de la machine à combustion interne. Par ailleurs, le dispositif selon la figure 3 fonctionne de la même manière que le dispositif selon la figure 1. En s'écartant de l'exemple de réalisation selon la figure 3, d'autres paires d'arêtes de commande peuvent être prévues avec des distances différentes entre les arêtes de la paire respective et en étant réparties sur la périphérie du piston, et selon besoin, elles peuvent devenir actives en tournant le piston, avec les orifices 38. Il est ainsi possible de réaliser avec un piston différents programmes de refoulement qui se différencient, par exemple en raison de la gran- deur de la période d'interruption, entre les points B et C de la figure 2. Il est en outre possible, en s'écartant ainsi des formes de réalisation selon les figures 1 et 3, de prévoir plusieurs paires d'arêtes de commande 36, 37 ou 36', 37' en décalage dans le sens axial sur le piston 2, de sorte qu'il en résulte pendant une phase de refoulement plusieurs intervalles avec un refoulement réduit ou interrompu. Il est également possible, dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, de prévoir un manchon de cylindre séparé du boîtier de pompe et comportant un anneau de fixation, comme pour le manchon 50 et l'anneau 51 de la figure 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant destiné à une machine Diesel à combustion interne, comportant une pompe à carburant (1) qui présente un piston (2) refoulant le carburant dans un espace de pompage (7) et qui est entraîné par un arbre & came (6), une soupape d'aspiration (11) déterminant le début de refoulement de la pompe et une soupape de débordement (24) déterminant la fin de refoulement de la pompe, caractérisé en ce que le piston (2) est muni d'au moins une paire d'arêtes de commande (36, 37) en communication avec l'espace de pompage et qui coopèrent avec au moins un orifice (38) dans la paroi de cylindre de la pompe, de telle manière qu'elles réduisent ou interrompent sur une courte période au moins une fois le refoulement de carburant de la pompe, au début de refoulement fixé avant le point mort hautpendant la phase de refoulement limitée par le début de refoulement et la fin de refou- lement. 2. Dispositif d'injection selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'orifice (38) dans la paroi de cylindre est en communication avec l'espace de décharge (22) de la soupape de débordement (24). 3. Dispositif d'injection selon la revendi- cation 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de cylindre présentant l'orifice (38) est conformée comme un composant séparé du boîtier de pompe restant (1) et qui est fixé au moyen de vis dans le bottier de pompe. 4. Dispositif d'injection selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section du piston (2) présentant les deux arêtes de commande (36, 37) est conformée de façon à pouvoir tourner autour de son axe longitudinal relativement à l'orifice de la paroi de cylindre. 5. Dispositif d'injection selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que sur la périphérie du piston sont réparties plusieurs paires d'arêtes de commande (36, 37, 36', 37'), la distance entre arêtes de commande étant alors différente d'une paire à l'autre. 6. Dispositif d'injection selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que plusieurs paires d'arêtes de commande (36, 37, 36', 37') sont réparties sur toute la longueur du piston. 7. Dispositif d'injection selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour modifier le moment de fermeture de la soupape d'aspiration (11) on prévoit un excentrique déplaçable.