Brevet FR2610997A1 — publié le 19880819

"Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne dont l'ouverture du canal de décharge est réglable en fonction de l'ouverture de l'injecteur, notamment pour moteurs Diesel" L'invention concerne une pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne comportant une chambre de travail délimitée par un piston de pompe, et de laquelle partent une conduite de refoulement menant à au moins une buse d'injection et un canal de décharge, comprenant un étranglement, pour dériver une quantité partielle de carburant pendant la course de compression du piston en vue de prolonger la durée d'injection, et comportant également un coulisseau de commande, disposé dans le canal de décharge, pour obturer ce canal de décharge en marche avec charge partielle supérieure et à pleine charge. Avec de telles pompes d'injection de carburant, utilisées notamment pour moteurs à combustion interne du type Diesel, en vue d'améliorer la marche silencieuse, la durée d'injection est prolongée en marche à vide et pour une charge partielle basse, et est par contre laissée inchangée pour une charge partielle élevée ou à pleine charge. Dans une pompe d'injection de carburant connue de ce type (DE-OS 3 013 087), le canal de décharge est raccordé à cet effet à une chambre intérieure de la pompe, pouvant se relier à la chambre de travail de celle-ci - par l'intermédiaire d'un canal d'aspiration et de rainures longitudinales ménagées dans le piston de la pompe - et qui est remplie de carburant soumis à la pression de refoulement. Un coulisseau de réglage, coulissant dans la chambre de travail de la pompe sur le piston de celle-ci commande un alésage de commande qui communique avec la chambre de travail de la pompe, et détermine par suite, suivant la position de cet alésage dans le piston de la pompe, la fin ou le début de l'injection. La sortie du canal de décharge dans la chambre de travail de la pompe est guidée par l'intermédiaire du piston de la pompe et est recouverte par le coulis- seau de réglage de telle manière, qu'elle n'est libérée que lorsque le piston de la pompe a parcouru une course préliminaire déterminée pour produire la pression d'injection. A la libération de la sortie du canal de décharge, une quantité partielle du carburant contenu dans la chambre de travail de la pompe reflue dans la chambre intérieure de celle-ci. La délivrance de la quantité partielle de carburant ne commence donc qu'après ouverture de l'in- jecteur, donc après le début de l'injection. Pour la marche avec charge partielle élevée ou à pleine charge, le coulisseau de commande est déplacé par le coulisseau de réglage - ou un organe de réglage agissant sur celui-ci - dans sa position de blocage, dans laquelle il obture le canal de décharge. La durée de l'injection n'est plus alors déterminée que par la course du piston de la pompe et la position du coulisseau de réglage. Dans ce type de réalisation de marche silencieuse, il convient d'observer qu'entre les positions "marche à vide en fin de refoulement" et "pleine charge en fin de refoulement" du coulisseau de réglage, il n'y a en général qu'une différence de course de seulement 0,1 mm au maximum. Ce n'est que cette très faible différence de course qui est disponible pour le trajet du coulisseau de commande. Avec ces faibles valeurs de recouvrement et la haute pression du carburant qui se trouve dans la chambre de travail de la pompe, il intervient des pro- blèmes de fuite qui ne sont pas peu importants, et auxquels on ne peut parer, que, lorsque la tête du piston de la pompe est étalonnée avec précision en ce qui concerne la position de son alésage de commande. En outre, la "précontran-te" de toute la chambre haute pression Jusqu'à la mise en fonctionnement du canal de décharge est déterminée par une dimension bien fixée par rodage de la tête du piston de la pompe. Si par exemple la pression d'ouverture de l'injecteur varie ou s'il se produit des phénomènes de cokéfaction, la précontrainte ne peut pas alors être adaptée. Dans cette dimension fixée par rodage de la tête du piston de la pompe interviennent cependant aussi les tolérances du coulisseau de réglage et de l'alésage de commande, de sorte qu'il est souvent nécessaire de procéder à une retouche de cette dimension. La possibilité de fabriquer en série la pompe d'injection connue est, par conséquent, problématique. L'invention a pour but de remédier à de tels défauts et concerne à cet effet une pompe d'injection de carburant - du type indiqué dans le préambule - qui est caractérisée en ce que le canal de décharge est fermé pour une soupape de maintien de pression, ajustable, et dont la pression d'ouverture peut se régler en l'adap- tant à la pression d'ouverture de l'injecteur. Une pompe d'injection de carburant ainsi agencée présente l'avantage que, grâce à la soupape de maintien de pression, qui est accessible de l'extérieur pour permettre de rélger sa pression d'ouverture, le réglage de la marche à vide peut s'optimiser et, lorsque la pression d'ouverture de l'injecteur varie, peut être à nouveau ré-ajusté. La précontrainte de la chambre de travail de la pompe s'effectue par l'intermédiaire de la soupape, réglable, de maintien de pression - et non pas d'après une dimension bien fixée par rodage dans la tête du piston de la pompe - et peut par suite être adaptée à des conditions qui varient, par cokéfaction, modifica- tion de la pression d'ouverture de l'injecteur. La position, affectée de tolérance, du coulisseau de réglage, en rapport avec l'alésage de commande ménagé dans le piston de la pompe, est sans importance. La mise en oeuvre d'un alésage supplémentaire dans le piston de la pompe est supprimée. Divers agencements qui vont être indiqués dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et perfectionnements de la pompe d'injection conforme à l'invention telle que définie ci-dessus. Une forme de réalisation avantageuse de l'invention consiste en ce que le coulisseau de commande est pourvu d'un piston de réglage qui, sur ses faces frontales situées à l'opposé l'une de l'autre, délimite d'une part une chambre à ressort raccordée à une conduite de retour du carburant etd'autre part, une chambre de commande hydraulique, qui est reliée à la chambre à ressort par un alésage d'étranglement, en ce que dans la chambre à ressort est monté un ressort de déplacemennt agissant sur le piston de réglage, et en ce que la chambre de commande est reliée par une conduite de commande hydraulique à un régulateur centrifuge de la vitesse de rotation, qui en fonction de la position de ses masselottes, raccorde à la conduite de commande une chambre basse pression remplie de carburant ou bloque celle-ci à l'égard de cette conduite. Un tel agencement peut être prévu de façon particulièrement avantageuse en liaison avec: - un mode de réalisation qui consiste en ce que la force élastique du ressort de déplacement est déterminée de telle manière, que ce ressort, lorsque la chambre de commande est bloquée, fait déplacer le piston de réglage dans sa position de base obturant le canal de décharge et, lorsque la chambre de commande est raccor- dée à la chambre basse pression, permet un déplacement du piston de réglage dans sa position de travail libérant le canal de décharge. - et également un mode de réalisation qui consiste en ce que le régulateur centrifuge de la vitesse de rotation comporte un manchon pénétrant au moins dans la chambre basse pression, et qui peut être déplacé par des masselottes en direction axiale sur un support, en ce que le support présente un alésage axial, qui est en liaison d'une part avec un alésage transversal prévu dans ce support dans la zone de déplacement du manchon du régulateur et, d'autre part, avec la conduite de commande, et en ce que dans ce manchon du régulateur est prévu un orifice de commande radial coopérant avec l'alésage transversal et qui est disposé de telle manière, par rapport à l'alésage transversal, que dans la position que le manchon vient occuper en cas de marche avec charge partielle inférieure ou en marche à vide, l'orifice de commande et l'alésage transversal se trou- vent alignés l'un sur l'autre, et que dans la position que le manchon vient occuper en marche avec charge partielle supérieure ou à pleine charge, l'alésage transversal se trouve recouvert. Etant donné que la position du manchon du régulateur centrifuge de la vitesse de rotation constitue un facteur déterminant pour la quantité de carburant injectée en fonction de la charge, la chambre afférente au coulisseau de commande est fermée en fonction de la charge (charge partielle supérieure ou pleine charge), ou bien est reliée à la chambre intérieure de la pompe (charge partielle inférieure ou marche à vide). Le piston de réglage du coulisseau de commande est, par suite, déplacé en fonction de la charge, et ainsi le canal de décharge est ouvert ou fermé en fonction de la charge. Lors du démarrage du moteur à combustion interne, o il est nécessaire d'injecter une grande quantité de carburant, le canal de décharge est automatiquement fermé, de sorte qu'il n'y a pas besoin d'actionner l'accélérateur pour le démarrage. La grandeur de coupure pour la fermeture ou l'ouverture du canal de décharge en fonction de la charge est réglée sur le manchon du régulateur et ensuite, en étant amplifiée par voie hydraulique, est transmise au piston de réglage du coulisseau de comman- de. Le trajet du piston de réglage correspond alors à une reproduction de celui du manchon du régulateur avec, à peu près, le facteur 2, 2. Pour commander la coupure, on dispose ainsi d'un traJet considérablement plus grand que dans le cas de la pompe d'injection de carburant décrite dans le préambule, de telle sorte que n'interviennent, ni des problèmes de fuite, ni des problèmes de tolérance. Grâce au manchon du régulateur aJustable de l'extérieur de manière usuelle, on peut en outre régler la grandeur de coupure avec beaucoup de précision. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin est une vue en coupe longitudinale, tout-àfait schématique, d'une pompe d'injection de carburant conforme à l'invention, du type de construction des pompes d'injection à distri- buteur. La pompe d'injection à distributeur représentée schématiquement en coupe longitudinale sur le dessin est pourvue d'un carter 10, qui entoure une chambre intérieure 11, celle-ci est alimentée en carburant par l'intermédiaire d'une pompe de circulation 12, à partir d'un réservoir de carburant 13. Le carburant, dans la chambre intérieure 11 de la pompe, se trouve sous surpression - que l'on désigne par pression de refoule- ment - qui est commandée, de manière connue, en fonction de la vitesse de rotation, par une soupape 14 de commande de pression; à mesure que la vitesse de rota- tion s'accroit, la pression dans la chambre intérieure 11 augmente. Dans un alésage 15 ménagé dans le carter 10 de la pompe, on a inséré un manchon cylindrique 16 dans lequel travaille un piston de pompe 17; celuici est mis en mouvement de va-et-vient en même temps que de rotation par un arbre d'entralnement, non représenté, contre la force d'un ressort de rappel, non représenté. Le piston 17, avec le manchon cylindrique 16, enferme une chambre de travail 18, de la pompe, qui, lors de la course d'aspiration du piston 17, est alimentée en carburant à partir de la chambre intérieure 11, par l'intermédiaire de gorges longitudinales 19 ménagées dans la surface latérale du piston 17 et d'un canal d'aspiration 20 partant de la chambre 11. Dans le piston 17 s'étend un canal longitudinal 21, qui débouche d'une part dans la chambre de travail 18 de la pompe et d'autre part peut dans un alésage de commande radial 22, ménagé dans le tronçon du piston 17 qui pénétre dans la chambre intérieure 11. Cet alésage 22 est commandé par un coulisseau de réglage 23 passant sur le piston 17. Sur le canal longitudinal 21 est prévu en dérivation un alésage transversal 24, qui débouche dans une gorge longitudinale de distribution 25, ménagée dans la surface latérale du piston 17. Par l'intermédiaire du canal longitudinal 21, de l'alésage transversal 24 et de la gorge longitudinale de distribution 25, chaque fois, lorsque le piston 17 effectue sa course de compression et en même temps se rotation, le canal d'aspiration 20 se trouve alors fermé, et l'un des canaux de compression 26 prévus dans le carter 10 de la pompe est mis en fonctionnement, de telle sorte que le carburant qui se trouve sous haute pression peut arriver, en partant de la chambre de travail 18, dans le canal de compression 26 chaque fois mis en fonctionnement. Les canaux de compression 26 qui sont disposés tout autour du piston 17 et partent de celui-ci en direction radiale, mènent chacun, en passant par une soupape de anti-retour 27 à une conduite de compression 28; ces conduites 28 sont reliées chacune à l'une des buses d'injection, non représentées, qui sont prévues sur le moteur à combustion interne. Une fois qu'une course de compression déterminée a été effectuée, l'alésage de commande 22, en ressortant dégagé du coulisseau de réglage 23, se trouve mis en fonctionnement, ce qui a pour effet que l'injection est interrompue et que le carburant restant s'écoule de la chambre de travail 18 pour passer dans la chambre intérieure 11 de la pompe. Le coulisseau de commande 23 est déplacé, de manière-connue, sous l'action d'un levier intermédiaire 29 d'un régulateur centrifuge 30 de la vitesse de rotation - en fonction de la charge et de la vitesse de rotation - en coulissant sur le piston 17. Le levier 29, monté pivotant sur le point d'appui 31, est engagé à cet effet par une tête 32 dans un évidement 33 ménagé dans le coulisseau de commande 23. Un déplacement vers le bas de la tête 32 provoque une réduction de la quan- tité d'injection, son déplacement vers le haut provoque un accroissement de celle-ci. Pour des vitesses de rotation de démarrage, le coulisseau de réglage 23 vient prendre sa position la plus élevée, pour laquelle l'alésage 22 ne se trouve plus mis en fonctionnement, de telle sorte que la quantité totale de carburant arrive dans la chambre de travail 18 en vue de son injection. De la chambre de travail 18 part en dérivation, d'autre part un canal de décharge 34, dans lequel sont disposés un étranglement 35 - qui n'est représenté que schématiquement - et un coulisseau de commande 36. Le canal de décharge 34 est fermé par une soupape 37 de maintien de pression, dont la pression d'ouverture peut être réglée au moyen d'une vis de réglage 38, réglable elle-même de l'extérieur. Cette pression d'ouverture de la soupape 37 est déterminée de manière à être inférieure à la pression d'ouverture des buses d'inJec- tion et supérieure à leur pression de fermeture. De cette manière, la soupape 37 de maintien de pression s'ouvre juste avant le début de l'injection, de telle sorte que l'étranglement 35 prévu dans le canal de décharge 34 exerce son action du début à la fin du refoulement, ce qui a pour conséquence une durée géo- métrique du refoulement prolongée. La sortie de la soupape 37 est reliée, par l'intermédiaire d'un alésage d'évacuation 39 passant dans le'carter 10, à une conduite de retour 40 pour le carburant, menant au réservoir de carburant 13. Le coulisseau de commande 36, qui en raison de ses très faibles dimensions peut être disposé tout près du piston 17, comporte un piston de réglage 41, guidé de façon à pouvoir coulisser en direction axiale dans un alésage 42 ménagé dans le carter 10 de la pompe. Le piston de réglage 41 délimite par l'une de ses faces frontales une chambre à ressort 43 et par son autre face frontale une chambre de commande hydraulique 44. La chambre 43 est raccordée à la conduite de retour *. 10 de carburant 40, tandis que la chambre 44 est reliée, par une conduite de commande hydraulique 45, au régula- teur centrifuge 30 de la vitesse de rotation; ce régulateur 30, en fonction de la charge, relie cette conduite 45 à la chambre intérieure 11, remplie de caraburant, ou obture sa communication avec la chambre 11. La chambre 43 et la chambre 44 sont reliées l'une à l'autre par un alésage d'étranglement 46 s'étendant en direction axiale dans le piston de réglage 41. Dans la chambre 43 l'on a monté un ressort de déplacement 47, relativement faible, qui sollicite le piston de réglage 41 contre l'action de la chambre de commande 44 et le déplace dans sa position de base, dans laquelle le canal de décharge 34 est fermé. La force élastique du ressort 47 est déterminée là de telle manière, que lorsque la chambre 44 est bloquée, ce ressort déplace le piston 41 dans sa position de base fermant le canal de décharge 34, et que lorsque la chambre 44 est raccordée à la chambre intérieure 11, ce ressort 47 permet un coulissement du piston 41 dans sa position de travail libérant le canal de décharge 34. Le régulateur centrifuge 30 de la vitesse de rotation est actionné de manière connue par l'arbre d'entraînement, non représenté, du piston 17 de la pompe. La vitesse de rotation de cet arbre d'entraînement est alors transmise, par l'intermédiaire d'une roue dentée 49, montée sur un support 48, à des masselottes 50. Lorsque la vitesse de rotation augmente, la force centrifuge devient agissante et les masselottes 50 sont déplacées vers l'extérieur. Elles tournent là chaque fois en faisant le tour d'un appui à couteau 51 et déplacent par leur branche intérieure un manchon 52 du régulateur, reposant sur le support 48 en pouvant se déplacer en direction axiale. Ce manchon 52 du régulateur transmet, de manière connue, son mouvement de déplacement I11 au levier intermédiaire 29, qui à son tour influe sur la position du coulisseau de réglage 23 par rapport à l'alésage 22. Le support 48 présente un alésage axial 53, qui d'une part débouche dans un alésage transversal 54 ménagé dans le support 48 en étant prévu dans la zone du manchon 52 du régulateur, et d'autre part est relié à la conduite de commande 45. Dans le manchon 52 du régulateur, il est prévu un orifice de commande 55 radial, coopérant avec l'alésage transversal 54, et qui est disposé de telle manière, par rapport à cet alésage 54, que: dans la position du manchon 52 que celui-ci vient occuper en cas de charge partielle inférieure ou en marche à vide, l'orifice 55 et l'alésage 54 s'alignent l'un sur l'autre, et dans la position du manchon 52 que celui-ci vient occuper en cas de charge partielle supérieure ou à pleine charge, l'alésage transversal 54 se trouve recouvert. De cette manière, en marche à vide ou avec charge partielle inférieure, la chambre intérieure 11 de la pompe se trouve reliée à la chambre 44 du coulis- seau de commande 36, ce qui a pour effet que le piston de réglage 41 est déplacé dans sa position de travail libérant le canal de décharge 34; tandis que, en marche avec charge partielle supérieure ou à pleine charge, la chambre 44 du coulisseau de commande 36 se trouve fermée, de telle sorte que le piston de réglage 41 est transféré par le ressort de déplacement 47 dans sa position de base, représentée sur le dessin, dans laquelle il obture le canal de décharge 34. Par l'intermédiaire de l'alésage d'étranglement 46, le carburant qui se trouve dans la chambre 44 s'échappe alors, de sorte que le piston de réglage 41 peut, relativement vite après la fermeture de la chambre 44, venir occuper sa position de base. Les quantités de carburant does aux fuites sont ramenées, en passant par la conduite de retour 40, au réservoir de carburant 13. 261099? R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comportant une chambre de travail délimitée par un piston de pompe, et de laquelle partent une conduite de refoulement menant à au moins une buse d'injection et un canal de décharge, comprenant un étranglement, pour dériver une quantité partielle de carburant pendant la course de compression du piston en vue de prolonger la durée d'injection, et comportant également un coulisseau de commande, disposé dans le canal de décharge, pour obturer ce canal de décharge en marche avec charge partielle supérieure et à pleine charge, pompe d'injection caractérisée en ce que le canal de décharge (34) est fermé par une soupape de maintien de pression (37), aJustable, et dont la pression d'ouver- ture peut se régler en l'adaptant à la pression d'ouver- ture de l'injecteur. 2 ) Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le coulisseau de commande (36) est pourvu d'un piston de réglage (41) qui, sur ses faces frontales situées à l'opposé l'une de l'autre, délimite d'une part une chambre à ressort (43) raccordée à une conduite de retour (40) du carburant et d'autre part une chambre de commande hydraulique (44) , qui est reliée à la chambre à ressort (43) par un alésage d'étranglement (46), en ce que dans la chambre à ressort (43) est monté un ressort de déplacement (47) agissant sur le piston de réglage (41), et en ce que la chambre de commande (44) est reliée par une conduite de commande (45) hydraulique à un régulateur centrifuge (30) de la vitesse de rotation, qui en fonction de la position de ses masselottes (50), raccorde à la conduite de commande (45) une chambre basse pression (11) remplie de carburant ou bloque celle-ci à l'égard de cette conduite. 3 ) Pompe d'injection selon la revendication 2, caractérisée en ce que la force élastique du ressort de déplacement (47) est déterminée de telle manière, que ce ressort, lorsque la chambre de commande (44) est bloquée, fait déplacer le piston de réglage (41) dans sa position de base obturant le canal de décharge (34) et, lorsque la chambre de commande (44) est raccor- dée à la chambre basse pression (11), permet un déplace- ment du piston de réglage (41) dans sa position de travail libérant le canal de décharge (34). 4 ) Pompe d'injection selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le régulateur centrifuge (30) de la vitesse de rotation comporte un manchon (52) pénétrant au moins dans la chambre basse pression (11), et qui peut être déplacé par des masselottes (50) en direction axiale sur un support (48), en ce que le support (48) présente un alésage axial (53), qui est en liaison d'une part avec un alésage transversal (54) prévu dans ce support (48) dans la zone de déplacement du manchon (52) du régula- teur et d'autre part avec la conduite de commande (45), et en ce que dans ce manchon (52) du régulateur est prévu un orifice de commande (55) radial coopérant avec l'alésage transversal (44) et qui est disposé de telle manière, par rapport à l'alésage transversal (54), que dans la position que le manchon (52) vient occuper en cas de marche avec charge partielle inférieure ou en marche à vide, l'orifice de commande (55) et l'alésage transversal (54) se trouvent alignés l'un sur l'autre, et que dans la position que le manchon (52) vient occuper en marche avec charge partielle supérieure ou à pleine charge, l'alésage transversal (54) se trouve recouvert.