Brevet FR2609503A1 — publié le 19880715

1i 2609503 La présente invention se rapporte à une instal- lation d'injection du combustible à accumulation de pres- sion pour moteurs à combustion interne, du type qui com- prend une pompe, une conduite d'alimentation des injec- teurs, un capteur de pression monté sur ladite conduite en amont des injecteurs, un régulateur de pression dispo- sé en amont dudit capteur et une centrale électronique destinée à commander la pression d'alimentation des in- jecteurs en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur et du signal indicatif de la pression d'alimenta- tion provenant dudit capteur, ladite centrale étant apte à commander ledit régulateur de pression. Les installations d'injection précitées exigent une alimentation en combustible à une pression comprise entre 250 et 1 000 bars, cette valeur étant réglée, par l'intermédiaire de la centrale électronique, en particu- lier en fonction du nombre de tours et de la charge du moteur. Dans ces installations, la régulation de la prez- sion s'effectue par une dérivation du fluide en aval de la pompe; la pression de la pompe, pompe qui est de ty- pe volumétrique, correspond à la pression totale deman- dée par les injecteurs et, 'en outre, le débit de la pom- pe est proportionnel au nombre de tours du moteur. Il en résulte que, dans certaines conditions de fonctionnement du véhicule (par exemple, en descente avec le moteur au nombre de tours maximum, et en présence de la nécessité d'effectuer de b-èves reprises du couple), la puissance développée par 'a pompe est considérable et que cette puissance se dissipe en perte de charge dans les con- duits situés en aval de la pompe et à travers le régula- teur, ce qui entraîne un échauffement du carburant con- tenu dans le réservoir, un dégagement de vapeur de carbu- rant et une augmentation de la consommation et du ris- que, en particulier lorsque le réservoir ne contient qu'une petite quantité de carburant. Dans d'autres conditions, par exemple en présen- 2 2609503 ce d'un nombre de tours élevé et d'un régime partiel, on observe une notable augmentation de la consommation sDé- cifique. Dans d'autres installation, la régulation de la pression au niveau des injecteurs était obtenue en pla- çant le régulateur en amont de la pompe, en d'autres ter- mes, en diminuant l'aspiration. Dans un tel cas, le dé- bit de la pompe est seulement celui qui est demandé par les injecteurs, ce qui entraîne une plus faible consomma- tion d'énergie. Toutefois, cette installation pose de graves problèmes tels que le risque de cavitation et une médiocre lubrification de la pompe, des phénomènes d'os- cillation du fluide dans les conduites de refoulement, le dégagement de vapeurs dans la pompe, etc.. Le but de la présente invention est de réaliser une installation d'injection qui ne présente pas les in- convénients précités et qui permette d'obtenir une dimi- nution de la pression qu'on exige de la pompe dans des conditions de pression réglées. Ce but est atteint grâce au fait qu'entre le ré- gulateur de pression et le capteur de pression, est in- terposé un clapet anti-retour à faible inertie destiné à réduire la pression de refoulement de la pompe au moment o le régulateur s'ouvre en décharge. Grâce à ces caractéristiques, l'installation est sûre et fiable, avec une faible consommation d'éner- gie, un échauffement limité du carburant, une absence de risques de cavitation et une efficace lubrification de la pompe. Dans une réalisation préférée, une soupape de surpression, destinée à limiter les éventuels pics de pression dus aux phénomènes transitoires qui peuvent s'observer au moment de l'ouverture du régulateur de pression, est intercalée en aval du clapet anti-retour. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se 3 2609503 référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue schématique d'une ins- tallation d'injection à accumulation de pression selon la technique connue; la figure 2 est une vue schématique qui illus- tre le dispositif d'injection selon l'invention; les figures 3 et 4 sont des diagrammes qualita- tifs qui illustrent la variation de la pression d'injec- tion en fonction du temps au moment de la régulation; la figure 5 est un diagramme qualitatif qui il- lustre la variation de la pression de la pompe en fonc- tion du temps dans une installation selon la figure 1; et la figure 6 est un diagramme analogue à la figu- re 5 et relatif à l'installation de la figure 2. Sur les dessins, on a représenté en 10 dans son ensemble une installation d'injection à accumulation de pression, en particulier pour moteurs diesel, et qui com- prend une pompe volumétrique 12 destinée à pomper le car- burant dans un réservoir 14 et à le refouler vers un collecteur à haute pression 16 pour l'alimentation des injecteurs 18. Entre la pompe 12 et le collecteur 16, est intercalée une conduite de refoulement 20 qui présen- te une dérivation 20a dans laquelle est intercalé un ré- gulateur 22 dont la décharge 20b aboutit dans le réser- voir 14. Sur la conduite de refoulement 20, en aval de la dérivation 20i et en amont du collecteur 16, est in- tercalé un capteur de pression 24 relié à une centrale électronique 26 destinée à piloter le régulateur 22 et les injecteurs 18. La centrale 26 reçoit d'autres si- gnaux P représentatifs des différents paramètres de fonc- tionnement du moteur. Dans l'installation d'injection classique illus- trée sur la figure 1, la pression de la pompe 12 oscille entre une valeur maximale et une valeur minimale qui cor- 4 2609503 respondent respectivement aux interventions du régula- teur 22, en ouverture ou en fermeture. Ceci ressort plus clairement lorsqu'on se reporte à la figure 5 sur laquel- le on a porté qualitativement la variation de la pres- sion de la pompe, indiquée en H, en fonction du temps. La branche R du diagramme correspond au transitoire dans lequel l'installation demande une plus grande pression au niveau du collecteur 16; les points M du diagramme correspondent au début de l'ouverture du régulateur 22, qui met la conduite 20 en communication avec la décharge b et les points L correspondent à la fermeture du régu- lateur 22, l'ouverture et la fermeture étant commandées par le signal émis par le capteur 24. Dans l'installation 10 selon l'invention (repré- sentée sur la figure 2), un clapet anti-retour 30 à temps d'intervention très court est intercalé dans la conduite de refoulement 20, entre la conduite de dériva- tion 20a et le capteur de pression 24. En outre, une con- duite de décharge 21 dans laquelle est intercalée une soupape de surpression 23 se branche en aval du clapet anti-retour 30. Dans le collecteur 16 qui, ainsi qu'il est con- nu, possède une certaine capacité d'accumulation de la pression due à la fois à l'élasticité des parois et à la compressibilité du carburant, il règne, à un instant don- né du fonctionnement, une pression donnée, indiquée par Pc sur les figures 3 et 4 et qui se maintient sensible- ment constante à partir du moment o la centrale 26 com- mande l'ouverture du régulateur 22, le clapet anti-re- tour 30 assurant la fermeture de la communication entre le collecteur 16 et la décharge 20b. En même temps, tout le débit de la pompe 12 est envoyé à la décharge 20b en passant par la dérivation 20a et par le régulateur 22, avec une perte de charge à travers la pompe sensiblement égale à zéro. Dès que la centrale 26 commande les injec- teurs 18 pour effectuer une injection de carburant, si les conditions de travail sont de nature à demander la pression Pc présente dans le collecteur 16, il se pro- duit également une commande de fermeture du régulateur 22; si la pression demandée, indiquée par Pr est infé- rieure à la pression Pc présente dans le collecteur 16 (figure 3), on observe un transitoire de décharge S de la pression du collecteur 16, qui est provoquée par les injecteurs, de sorte que, pendant quelques cycles d'in- jection, la pression est supérieure à la pression optima- le, jusqu'à ce que la fermeture du régulateur 22 soit commandée. Si, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 4, la pression demandée Pr est supérieure à la pression Pc présente dans le collecteur 16, la fermeture du régu- lateur 22 a pour effet de faire crottre rapidement la pression régnant dans le collecteur 16 juqu'à la valeur demandée, et les éventuels pics de pression (dépasse- ments) dus à des surrégulations ou à des coups de bélier seront limités par la soupape de surpression 23. Sur la figure 6, qui peut être directement com- parée à la figure 5, on a représenté la variation de la pression H de la pompe 12 en fonction du temps t. Les points A du diagramme représentent les instants o le clapet anti-retour 30 intervient en fermeture, cette in- tervention s'observant simultanément avec l'ouverture en régulation du régulateur 22. Les points B de ce même dia- gramme représentent les instants o, par l'intermédiaire du capteur de pression 24, l'installation 10 demande une pression légèreme t supérieure à celle qui existe dans le collecteur 16. A l'instant B, la pression H de la pom- pe augmente instantanément pour atteindre la valeur qui précède l'intervention du clapet anti-retour 30. Une com- paraison des figures 5 et 6 montre de façon évidente que la pression moyenne demandée à la pompe 12 de l'installa- tion d'injection selon l'invention est notablement infé- rieure à la valeur moyenne de la pression qui est deman- dée par les installations traditionnelles, telles que 6 2609503 celle qui est représentée sur la figure 1. Pour décharger la pression accumulée dans le collecteur 16, lorsque le moteur est arrêté et éviter ainsi des éventuels écoulements de gouttes de carburant dans les cylindres, l'installation selon l'invention pré- voit l'utilisation d'une conduite auxiliaire de dériva- tion 32 disposée en parallèle avec la conduite 20 au ni- veau du clapet anti-retour 30 et munie d'un orifice cali- bré 32 capable de relicher la pression intérieure du col- lecteur en un temps prédéterminé, de l'ordre de quelques minutes. Naturellement, tout le circuit de l'installa- tion d'injection doit être convenablement dimensionné pour éviter les coups de bélier et la cavitation; en particulier, le régulateur 22 et le clapet 30 sont dimen- sionnés de manière à travailler en accord et à ne permet- tre de cette façon la dérivation à basse pression que lorsque la demande de carburant émise par les injecteurs 18 est très basse, de manière que les cycles de mise du collecteur 16 à la pression demandée Pr présentent une fréquence réduite. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 7 2609503 R E V E N D ICAT IONS 1 - Installation d'injection du carburant à ac- cumulation de pression pour moteurs à combustion inter- ne, du type qui comprend une pompe, une conduite d'ali- mentation des injecteurs, un capteur de pression monté sur ladite conduite en amont des injecteurs, un régula- teur de pression disposé en amont dudit capteur et une centrale électronique destinée à commander la pression d'alimentation des injecteurs en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur et du signal indicatif de la pression d'alimentation provenant dudit capteur, ladite centrale étant apte à commander ledit régulateur de pres- sion, caractérisée en ce que, entre ledit régulateur de pression (22) et ledit capteur (24) est interposé un cla- pet anti-retour (30) destiné à réduire la pression de re- foulement de la pompe (12) au moment o le régulateur (22) s'ouvre sur la décharge. 2 - Installation d'injection selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, en parallè- le avec ledit clapet anti-retour (30) une conduite de dé- rivation (32) possédant un orifice calibré (34) capable de relâcher de pression régnant dans la partie de l'ins- tallation située en aval du clapet anti-retour (30) lors- que le moteur est arrêté. - 3 - Installation d'injection selon l'une des re- vendications et 2, caractérisée en ce qu'en aval du clapet anti-:etour (30), est intercalée une soupape de surpression (23) destinée à limiter les éventuels pics de pression.