Brevet FR2618850A1 — publié le 19890203

POMPE D'INJECTION DE CARBURANT POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE L'invention concerne une pompe d'in- jection de carburant pour moteurs à combustion interne, notamment pompe d'injection de série pour moteurs à com- bustion interne Diesel, pourvue d'un dispositif de réglage du débit d'injection, d'une pompe de circulation actionnée électriquement - qui est reliée c8té aspiration à un réservoir de carburant et c8té refoulement, par une conduite de refoulement, à une chambre d'aspiration de la pompe pour le remplissage de celle-ci par du carburant à partir du réservoir de carburant - et pourvue également d'un dispositif de secours coupe-circuit réagissant sous l'effet d'une perturbation dans le dispositif de réglage, notam- ment sous l'effet d'une déviation de réglage permanente, et qui, en cas de perturbation, produit un signal de - commutation. Selon une pompe d'injection de carburant connue, de ce type général (DE-OS-33 04 335), la pompe de circulation de carburant est constituée de façon à avoir son sens de rotation réversible, et, dans la conduite de refoulement entre la.pompe de circula- tion et la chambre d'aspiration, il est intercalé une soupape de commutation commandée électriquement qui, sans courant, est fermée. En plus, la pompe de circulation, côté refoulement, est reliéeeà la chambre d'aspiration par ltintermédiaire d'une seconde soupape de commutation qui, sans courant, est fermée, Le signal de commutation qui, en cas de perturbation dans l'installation de réglage du débit d'injection, se produit à'la sortie du dispositif de secours coupe-circuit, provoque une désexcitation de la première soupape de commutation et une mise sous courant de la seconde soupape de commutation, de telle sorte que l'amenée à la chambre d'aspiration est bloquée et la secon- de liaison menant de la chambre d'aspiration à la pompe de circulation est libérée. En outre, le signal de commu- tation provoque une inversion de polarité de l'entraîne- ment de la pompe de circulation, de sorte que le sens du refoulement par cette pompe s'inverse. Il se produit dès lors une aspiration de carburant par la pompe de circulation à partir-de la chambre d'aspiration, par l'in- termédiaire de la seconde liaison ouverte. Des soupapes de non-retour dans la conduite de refoulement menant à la chambre d'aspiration et dans la conduite d'aspiration partant du réservoir du carburant, ainsi que dans la seconde liaison menant à la chambre d'aspiration et dans une autre liaison menant -au réservoir de carburant, ont pour action d'assurer le reflux, dans le réservoir de carburant, du carburant aspiré à partir de la chambre d'aspiration. Une fois la chambre d'aspiration vidée, le piston de la pompe d'injection de carburant ze peut plus refouler de carburant pendant la course d'aspiration et le moteur à combustion interne cesse de fonctionner. La dépense du point de vue de la technique de commutation, concernant la mise en oeuvre des moyens de secours pour mettre à l'arrêt le moteur en cas de perturbations dans le dispositif de réglage du débit d'injection, est relativement élevée. En vue de remédier aux inconvénients indiqués ci-dessus, l'invention concerne une pompe d'injection de carburant - du type général rappelé plus haut - qui est caractérisée en ce que, dans la conduite de refoulement, entre la pompe de circulation et la chambre d'aspiration, est montée une soupape de non-retour présen- tant un sens de passage dirigé vers la chambre d'aspira- tion, et en ce que le signal de commutation du dispositif de secours coupe-circuit déclenche une mise hors circuit de l'entraînement de la pompe de circulation. Une pompe d'injection de carburant ainsi agencée présente l'avantage, par rapport aux réalisations connues, d'assurer avec une très faible dépense, du point de vue constructif, la mise en oeuvre de moyens de secours pour mettre à l'arrêt le moteur en cas de perturbations dans le dispositif de réglage du débit d'injection. En dehors du dispositif de secours coupe- circuit, nécessaire comme auparavant, pour réagir sous l'effet d'une perturbation dans le dispositif de réglage du débit d'injection, il n'est plus besoin uniquement que d'une soupape de non-retour. Lorsque la pompe de circulation est mise hors de circuit par le dispositif de secours, la soupape de non-retour se ferme alors faute de pression de refoulement et l'amenée de carburant à la chambre d'aspiration est interrompue. Dès que, après quelques tours de rota- tion, le piston de la pompe a vidé en partie la chambre d'aspiration, le moteur à combustion interne cesse de fonc- tionner faute de carburant. Le retard correspondant au temps passé entre la production du signal de coupure du circuit jusqu'à l'arrêt du moteur est certes plus long que dans le cas de la pompe d'injection de carburant connue, mais ce retard se situe à un ordre de grandeur parfaitement accep- table. Le gain d'économie en frais de fabrication est par contre considérable. Divers moyens indiqués dans la suite, permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et perfectionnements de la pompe d'injection de carburant présentant les nouvelles caractéristiques définies ci- dessus. Avec un dispositif de réglage du débit d'injection comportant une unité de manoeuvre hydraulique, une soupape de non-retour montée en avant de l'accumula- teur de carburant empêche que, lorsque la pompe de circu- lation est mise hors circuit, l'accumulateur de carburant ne laisse encore passer du carburant dans la chambre d'as- piration et qu'ainsi ne s'allonge le retard apporté à l'arrêt du moteur. Par l'intermédiaire d'une conduite de liaison pourvue d'une soupape de non-retour entre la chambre de réglage de l'unité de manoeuvre et le côté refoulement de la pompe de circulation, et grâce à l'étranglement de la dérivation entre le côté refoulement de cette pompe et le réservoir de carburant, il est assuré, dans le cas de la mise en action du dispositif de secours coupe- circuit, la remise de l'unité de manoeuvre dans sa position zéro ou d'arrêt; en effet, la chambre de réglage est décharg en raison de ce que la soupape de non-retour s'ouvre lorsque la pression de refoulement fait défaut et le piston de réglage, sous l'action du ressort de rappel, revient dans sa position initiale, en repoussant le carburant hors de la chambre de réglage, position dans laquelle le volume de cette chambre de réglage est minimal. Lorsque la pompe d'injection de carbu- rant fonctionne sans perturbation, la liaison entre la chambre de réglage et le réservoir de carburant est coupée, étant donné que la pression de refoulement établie par la pompe de circulation empêche la soupape de nonretour - ou la soupape à battement - de s'ouvrir et bloque ainsi le sens de passage du carburant. Ce n'est qu'après la suppres- sion de la pression de refoulement avec la mise hors- circuit de la pompe de circulation, que la soupape de non-retour - ou la soupape à battement - peut s'ouvrir. 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 schématique de l'ensemble du montage relatif à une pompe d'injection de carburant, comportant une unité de manoeuvre hydraulique comme dispositif de réglage du débit d'injection. L'exemple de réalisation représenté de façon simplifiée par le dessin montre le circuit du carburant d'une pompe d'injection 10 de carburant pour un moteur à combustion interne Diesel et une unité de manoeuvre 11 hydraulique qui lui est associée pour actionner une tige de réglage 12, indiquée en tireté qui, de son côté, commande le débit d'injection de carburant dosé par la pompe d'injection 10 par course du piston de la pompe. Il est désigné par 13 une chambre d'aspiration de la pompe d'injection 10, chambre d'aspiration qui est remplie de carburant par _ne pompe de circulation 14 entraînée électriquement, et à partir de laquelle du carburant est aspiré pour son injection à chaque course du piston de la pompe. La pompe de circulation 14 montée sur l'arbre de sortie d'un moteur électrique 22 est reliée du côté aspiration, par une conduite 15, à un réservoir de carburant 16, et du côté refoulement, par une conduite 17, à la chambre d'aspiration 13. Dans la conduite de refoulement 17, il est disposé un filtre de carburant 18 et une soupape de non-retour 19, dont le sens de passage est dirigé vers la chambre d'aspiration 13 de la pompe d'injection 10. En outre, la conduite de refoulement 17 est raccordée à une conduite de retour 21 du carburant par l'intermédiaire d'une soupape de non-retour 20 présentant un sens de blocage dirigé vers cette conduite 17. L'unité de manoeuvre hydraulique 11 comporte un cylindre 23 dans lequel est guidé, en se déplaçant en direction axiale, un piston de réglage 24. Celui-ci agit au moyen d'une tige d'accouplement 25 sur la tige de réglage 12 et limite, par l'une de ses surfaces, une chambre de réglage 26. Sur sa surface située à l'opposé de cette chambre de réjlage 26, le piston de réglage 24 est sollicité par un ressort de rappel 27, s'appuyant dans le cylindre 23, et qui tend à déplacer le piston 24 en direction d'un volume minimal de la chambre de réglage 26. Celle-ci est reliée par une conduite d'amenée 28 à un accumulateur de carburant 29 et par une conduite de reflux 30 à la conduite de retour 21 du carburant. L'accumulateur de carburant 29, raccordé par une seconde conduite de refoulement 31 à la sortie du filtre de carburant 18, est pourvu d'un membrane 32 chargée par ressort, qui délimite une chambre d'accu- mulation 33. Lors du refoulement du carburant par la pompe de circulation 14, la chambre d'accumulation 33 est remplie de carburant en même temps que la membrane 32 recule, et, par suite, l'accumulateur de carburant 29 se trouve mis sous contrainte. Entre le filtre de carburant 18 et l'accumulateur de carburant 29, il est disposé une soupape de non-retour 34, dont le sens de passage est dirigé vers l'accumulateur 29. Dans la conduite 28 d'amenée à la cham- bre de réglage 26 de l'unité de manoeuvre 11, il est monté une première soupape de communication 35 -désignée ci-après comme soupape de commutation d'amenée 35 - et dans la conduite de reflux 30, menant de la chambre de réglage 26 à la conduite de retour de carburant 21, il est monté une seconde soupape de commutation 36 - désignée ci-après comme soupape de commutation de reflux 36 -. Les deux soupapes de commutation 35, 36 sont constituées sous la forme de soupapes magnétiques 2/2, dont les entrées de commande sont reliées à un appareil de commande électrique 37. A cet appareil de commande 37 est envoyé, par l'intermédiaire d'une ligne de signal 42, un signal de valeur effective, qui est représentatif du débit de carburant injecté effectivement dans la pompe d'injection 10. L'appareil de commande 37- calcule, en fonction des paramètres instantanés de fonctionnement du moteur à combustion interne Diesel, un débit d'injec- tion de carburant prescrit, et produit, après comparaison avec le signal de valeur effective, des signaux de commu- tation correspondants pour les deux soupapes 35, 36. Sui- vant le signe de la différence de la déviation de réglage, la soupape de commutation 35 ou la soupape de commutation 36 sont mises en action, de préférence par intermittence, de telle sorte que le piston de réglage 24 continue à avancer ou continue à reculer et qu'ainsi la tige de réglage 12 se trouve déplacée de manière que la déviation de réglage devienne nulle. La tension d'alimentation pour l'appareil de commande électrique 37 est prélevée sur une batterie de véhicule 43 et est appliquée, par l'intermédiaire d'un contacteur de marche ou d'allumage 44, à l'appareil de commande électrique 37. Cet appareil de commande 37 est, en outre, encore relié par une ligne de signal 46 à un dispositif de secours coupecircuit 45, qui en cas de défaillance de la pompe d'injection de carburant réagit à une déviation de réglage permanente de la tige de réglage 12 et met hors circuit le moteur électrique 22. Cette déviation de réglage permanente est fournie par l'appareil de commande 37 au dispositif de secours coupe-circuit 45 en tant que différence entre le débit d'injection de carbu- rant prescrit tel que calculé et le signal de valeur effective. La chambre de réglage 26 de l'unité de manoeuvre 11 est reliée, par une conduite de liaison 38, à la sortie côté refoulement de la pompe de circulation 14. Dans cette conduite de liaison 38, il est disposé une soupape de non-retour 39 avec une précontrainte d'à peu près 0,5 bar. Le sens de blocage de cette soupape de non-retour 39 est dirigé vers la chambre de réglage 26 du cylindre 23. A la pompe de circulation 14 est associée une dérivation 40 comportant un étranglement 41, et qui relie le côté refoulement de la pompe 14 au réservoir de carburant 16. A la place de la soupape de non-retour 39 dans la conduite de liaison 38, il peut également être inséré une soupape à battement. Le mode de fonctionnement de la pompe d'injection de carburant ainsi réalisée est le suivant: Lorsque le contacteur de marche 44 est fermé, l'alimentation en courant pour l'appareil de commande électrique 37 et le moteur électrique 22 de la pompe de circulation 14 se trouve alors mise en circuit. La pompe 14 se met en marche et remplit de carburant la chambre d'aspiration 13 de la pompe d'injection 10, la soupape de non-retour 19 étant alors ouverte. Du carburant arrive également, la soupape de nonretour 34 étant ouverte, dans l'accumulateur de carburant 29 et met celuici sous contrainte. La pression de refoulement dans la conduite de liaison 38 bloque la soupape de non-retour 39, de sorte qu'il ne peut y avoir de carburant qui puisse s'écouler hors de la chambre de réglage 26 de l'unité de manoeuvre 11. En correspondance avec le signal de valeur prescrite du débit d'injection calculé sur la base des paramètres de fonctionnement, la soupape de commuta- tion d'amenée 35 est ouverte par intermittence, et, sous l'effet du carburant qui afflue, à partir de l'accumula- teur 29, dans la chambre de réglage 26, le piston de réglage 24 subit un déplacement tel que la position de la tige de réglage 12 établit dans la pompe d'injection un débit d'injection effectif qui correspond au débit d'injection prescrit calculé et qu'ainsi il ne se produit pas de déviation de réglage. En cas de perturbation - donc, si, par exemple, la mise en action de la soupape de commutation de reflux 36 fait défaut ou si la tige de réglage 12 est grippée - la déviation de réglage ne peut pas être compensée. C'est alors qu'en raison de cette déviation de réglage permanente, le dispositif de secours coupe-circuit réagit et met hors circuit le moteur électrique 22. La pompe de circulation 14 se trouve ainsi mise à l'arrêt et il n'y a plus de refoulement de carburant. Les soupapes de non-retour 19 et 34 se ferment, de sorte qu'il n'y a plus de carburant qui puisse encore arriver dans la chambre d'aspiration 13 de la pompe d'injection 10. Après plusieurs courses d'aspiration du piston de la pompe d'injection 10, la chambre d'aspiration 13 se trouve partiellement vidée dans une mesure telle, que le moteur à combustion interne cesse de fonctionner faute de carburant. Grâce à la disposition de la soupape de non-retour 19 juste en avant de la chambre d'aspiration 13, il n'y a plus là que de très petits espaces morts, de telle sorte qu'il ne se présente pas de volumes addi- tionnels notables provenant de la conduite de refoulement 17 qui puissent retarder la vidange de la chambre d'aspira- tion 13. Le manque de refoulement de la pompe 14 libère également la soupape de non-retour 39 dans la conduite de liaison 38. Cette soupape s'ouvre et le carburant qui se trouve dans la chambre de réglage 26 de l'unité de manoeuvre 11 a la possibilité, en passant par la soupape de non-retour 39 et l'étranglement 41 de la dérivation 40, de s'écouler dans le réservoir de carburant 16. 2Z618850 Le ressort de rappel 27 déplace le pis- ton 24 vers la gauche du dessin jusqu'à ce que le volume de la chambre 26 soit minimal. Par l'intermédiaire de la tige d'accouplement 25, la tige de réglage 12 est amenée dans sa position zéro ou d'arrêt, le débit d'injection réglé est nul. Lorsque la pompe d'injection 10 est reliée à une conduite de reflux 47 menant au réservoir de carbu- rant 16 - ainsi que cela est représenté au dessin - il convient alors de prévoir, à la sortie de la chambre d'as- piration 13, une soupape de décharge 48, étanche à la dépression, afin qu'en cas de perturbation, il n'y ait pas de carburant ou d'air qui puisse être ré-aspiré, à partir de la conduite de reflux 47, dans la chambre d'aspiration 13. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. C'est ainsi qu'au lieu de l'unité de manoeuvre hydraulique 11, il peut également être mis en oeuvre une unité de commande de débit électromagnétique ou mécanique. Dans ces cas également, grâce à la soupape de non-retour 19 montée en amont à l'avant de la chambre d'aspiration 13 de la pompe d'injection de carburant, le moteur à combustion interne est mis à l'arrêt lorsque, par suite d'une perturbation, le dispositif de secours coupe-circuit 45 réagit et met hors circuit la pompe de circulation 14. REVENDICATIONS 1- Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, notamment pompe d'injection de série pour moteurs à combustion interne Diesel, pourvue d'un dispositif de réglage du débit d'injection, d'une pompe de circulation actionnée électriquement - qui est reliée côté aspiration à un réservoir de carburant et côté refoulement, par une conduite de refoulement, à une chambre d'aspiration de la pompe pour le remplissage de celle-ci par du carburant à partir du réservoir de carbu- rant - et pourvue également d'un dispositif de secours coupe- circuit réagissant sous l'effet d'une perturbation dans le dispositif de réglage, notamment sous l'effet d'une déviation de réglage permanente, et qui, en cas de per- turbation, produit un signal de commutation, pompe d'in- jection caractérisée en ce que, dans la conduite de refou- lement (17), entre la pompe de circulation (14) et la chambre d'aspiration (13), est montée une soupape de non-retour (19) présentant un sens de passage dirigé vers la chambre d'aspiration (13), et en ce que le signal de commutation du dispositif de secours coupe-circuit.(45) déclenche une mise hors circuit de l'entraînement (22) de la pompe de circulation. 2- Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de non-retour (19) est montée dans une position précédant directement la chambre d'aspiration (13). 3- Pompe d'injection selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif de réglage comporte une unité de manoeuvre (11) hydraulique pour actionner un organe de réglage (12) commandant le débit d'injection du carburant et qui est pourvue d'un piston de réglage (24) se déplaçant dans un cylindre (23) et limitant une chambre de réglage (26) , piston sollicité par un ressort de rappel (27) 2 6 1 8 8 5 0 dans un sens de déplacement diminuant le volume de la chambre de réglage, le dispositif de réglage comportant également deux soupapes de commutation électriques - (35, 36) commandées au moyen d'un appareil de commande électrique (37), et dont l'une est montée dans une conduite d'amenée (28) reliée à un accumulateur de carbu- rant (29) mis sous contrainte, et l'autre est montée dans une conduite de retour (21) ramenant le carburant de la chambre de réglage (26) et reliée au réservoir de carburant (16), et en c.e que l'accumulateur de carburant (29) est- raccordé à la sortie côté refoulement de la pompe de circulation (14) par l'intermédiaire d'une soupape de non- retour (34) présentant ui sens de passage dirigé vers cet accumulateur de carburant (29). 4- Pompe d'injection selon la reven- dication 3, caractérisée en ce que la chambre de réglage (26) de l'unité de manoeuvre (11) est reliée par une con- duite de liaison (38) au raccordement côté refoulement - de la pompe de circulation (14), et cette dernière est reliée au réservoir de carburant (16) par une dérivation (40) comportant un étranglement (41), et en ce que, dans la conduite de liaison (38), est montée une soupape de non-retour (39) - ou une soupape à battement - présentant un sens de blocage dirigé vers la chambre de réglage (26).