Brevet FR2617908A1 — publié le 19890113

Système d'injection de carburant pour moteurs à combustion in- terne. L'invention concerne un système d'injection de carburant pour moteur à combustion interne comprenant une chambre de travail de pompe, d'o partent des conduites sous pression vers le moteur à combustion interne, ainsi qu'au moins un canal de mise en dépression conduisant à une chambre à bas- se pression, un diaphragme de commande dans le canal de déchar- ge et un appareil de commande électronique pour le traitement des paramètres du moteur ainsi que des paramètres du système d'injection pour la détermination de la règle d'injection. Un système d'injection de carburant connu de cette technique, (DE-OS-29 42 010) comporte, dans le canal de décharge, un diaphragme d'étranglement, de section variable à l'aide d'un moteur de réglage, qui en liaison avec une élec- trovanne placée dans un canal de décharge parallèle et grâce à une excitation à l'aide d'un appareil de commande électroni- que détermine la règle d'injection. Tandis que le début et la fin de l'injection peuvent être déterminés par l'électrovanne, grâce au diaphragme d'étranglement qui peut être Iduit jusqu'à la quantité zéro, il est possible d'obtenir une prolongation de la durée de l'injection et, de ce fait, un fonctionnement silencieux du moteur. En permettant l'écoulement d'une quantité partielle au cours du processus d'injection, cet écoulement est régularisé par une prolongation correspondante de la durée de 26179D0B l'injection. La vitesse de rotation du moteur sert ici de pa- ramètre de réglaqe pour la régulation de la vitesse de rotation, puisqu'une mesure de la quantité d'injection de carburant effet- tive ne se produit pas. Une telle régulation a cependant l'in- convénient d'être relativement inerte, puisqu'en premier lieu une variation de la quantité injectée est possible par la com- paraison à la valeur de consigne de la vitesse de rotation à l'intérieur du régulateur électronique, o dans ce dernier doi- vent être traitées naturellement encore d'autres paramètres du 0 moteur comme la charge, la température, etc... Une mesure moyem- ne de cette sorte est ensuite particulièrement désavantageuse quand le diaphragme d'étranglement a seulement un rôle spécial comme, par exemple, la prolonoation de la durée d'injection et ainsi s'y rattache une complication importante de l'ensemble de )5 la régulation. Sur ce système d'injection connu, il existe aussi la possibilité de ramener les quantités en retour à par- tir de chacun des paramètres de réglage du moteur actionnant le diaphragme variable. Lors d'un tel calcul de compensation réa- lisé dans le régulateur électronique, se produisant sur la ba- se des données de réponse du moteur de réqlaoe, il s'agit cepen- dant de fonctions mathématiques compliquées puisque le déplace- ment du moteur de régulation présente une relation compliquée avec la quantité de décharge s'écoulant à travers le diaphragme. Il s'agit, dans ce cas, de fonctions de haut niveau puisque, par la variation de section du diaphragme et aussi la course d'ali- mentation de la pompe à injection, il se produit des variations de la pression du carburant dans le canal de décharge. Le système d'injection de carburant selon l'in- vention est caractérisé en ce qu'il est produit une mesure de la quantité de décharge, qu'il existe une section déterminée sur le diaphragme de commande et que la chute de pression sur le die- phraqme de commande, provoquée par la quantité de décharge tra- versant le diaphragme, sert comme paramètre de commande d'un dis- positif de mesure de débit, présente, par contre, l'avantage qu'il se produit une mesure des quantités directe des quantités de décharge s'écoulant à travers le canal de décharqe, qui peut être apportée ensuite au régulateur électronique pour conduire à une commande souhaitée rapide des quantités à injec- ter. Sur la base de la section déterminée du diaphragme d'étran- glement, il est possible d'obtenir, en outre, une linéarisation de la fonction de commande et une possibilité de comparaison des paramètres de régulation de sorte que, par des moyens simples, il est obtenu une détermination précise des quantités de car- burant à injecter ainsi qu'une régulation de la vitesse de ro- tation. Il est connu, en effet, (GB-OS-2] 4] 787) de commander le début et la fin de l'alimentation d'une pompe à injection de carburant par une électrovanne, o la quantité en retour est déterminée par un élément de dérivation actionné par cette soupape et il est mesuré, par l'actionnement de cet orqane de mesure, le début et la fin de l'écoulement en retour et ainsi le début et la fin de l'alimentation. A défaut d'un étranglement déterminé et d'un organe de mesure déterminant la pression différentielle sur ce diaphragme, il s'agit cependant ici seulement d'une mesure de débit mais non d'une mesure de quantité. Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif de mesure des quantités comporte un organe de réglage souple commandé contre une- force de rappel appliquée à partir du carburant de décharge et par la chute de pression, ou par un dessaisissement qui peut être introduit dans l'appareil de commande électronique. Avantaqeusement, le diaphragme d'étranglement sert ainsi comme indicateur de pres- sion différentielle du mesureur de quantité, différentes réalisa- tions étant possibles. Une réalisation avantageuse est constituée par le fait que la force de rappel sur le trajet de réglaqe varie selon une fonction quadratique, par exemple avec une courbe caractéristique correspondant à un ressort comme force de rappel. Puisque l'équation d'étranglement ainsi que la fonction entre une quantité de liquide traversant l'étranqlement et la différence de pression intervenant sur le diaphragme est quadratique, un organe de commande actionné par la variation de la différen- ce de pression provoque, de la même manière, par une fonction quadratique, une linéarisation des fonctions. En raison de la section d'étranglement déterminée et d'une autre force variant quadratiquement sur le trajet, il se forme un orqane de com- mande chargé par conséquent de l'élimination du deqré quadra- tique de la fonction reliant pression, quantité et course, une valeur de mesure qui est linéairement proportionnelle à la quantité déchargée et ainsi elle peut être apportée à l'appareil de commande électronique comme valeur proportionnelle à la quan- tité de décharge. Comme organe de réglage, il peut être utilisé un piston ou une membrane. Selon une autre réalisation avantageuse de l'invention, le diaphragme d'étranqlement est variable, o indubitablement chaque section d'étranqlement utilisée sert comme un des paramètres de commande de l'appareil de commande électronique de sorte que, en particulier lors d'une linéarisa- tion de la fonction, il se produit simplement un déplacement du plan de réqlage. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté suivant plusieurs variantes à l'aide des fiqures jointes et est décrit plus en détail dans ce qui suit. La fi- gure] montre un plan de cablage du système d'injection selon l'invention, et les figures 2 et 3 deux variantes différentes d'un débimètre utilisé en fiqure]. Le plan de cablaoe de la figure 1 représente une pompe à injection très simplifiée avec un piston de pompe] et une chambre de travail 2 de la pompe, d'o partent les con- duites de carburant dont seulement une est représentée vers le moteur à combustion interne non représenté, et de laquelle part un canal de décharge 4 qui conduit à une chambre à pres- sion inférieure. Dans le canal de décharge 4, est disposée une électrovanne 5 ainsi qu'en diaphragme d'étranglement 6 de sec- tion déterminée. Les positions 7 avant le diaphraqme 6 et 8 après ce dernier sont liées pour la retransmission de la pression régnant là sur les conduites 9 et l]] un appareil de mesure de pression différentielle 12. Un appareil de commande électroniQue 13 est relié par une ligne électrique la à un appareil de mesure de pression différentielle et par une ligne électrique 35 à l'électrovanne 5. Dans l'appareil de commande électronioue 13 sont introduits les paramètres du moteur par les lignes élec- triques 16, comme par exemple vite se de rotation, charge, température et analogues, qui sont ensuite traités dans cet appareil de commande pour la régulation de la vitesse de ro- tation ou généralement de l'injection. Ce système d'injection de carburant travaille comme suit. Le piston de pompe] fournit le carburant à partir de la chambre de travail 2 de la pompe lors de l'élévation de pression représentée par la flèche I par la conduite 3 au mo- teur à combustion interne. En outre, du carburant peut s'écou- ler sans pression par le canal de décharge 4. Ainsi, le début et la fin de l'alimentation en carburant sont commandés par l'élec- trovanne 5 dans le canal de décharge 4, du fait que celle-ci est ouverte avant le début de l'alimentation de sorte que du- carburant inutilisé peut s'écouler par le canal de décharge 4 et est fermée ensuite avant le début de l'alimentation, de sorte que seul le carburant déplacé par le piston de pompe l est fourni par la conduite 3. Dès qu'ensuite la quantité de carburant souhaitée a été injectée dans le moteur à combustion interne, l'appareil de commande électronique provoque par la ligne électrique 15 une ouverture de l'électrovanne 5 de sor- te que, en fonction de la commande du canal de càcharqe 4, du carburant déplacé par le piston de pompe 1 peut, en outre, s'écouler sans pression. Grâce à des dispositifs -de commande addition- nels, par exemple des ouvertures d'admission et de purge comman- dées directement par le piston de pompe), on peut utiliser aussi seulement le canal de décharqe pour permettre à une partie de la quantité de carburant fournie de s'écouler, de sorte que l'autre partie pénètre par la conduite sous pression 3 pour l'injection. Si tel est le cas, l'électrovanne 5 est utilisée pour prolonger la durée de l'injection, afin de per- mettre en fonctionnement à vide et pour une faible vitesse de rotation un affaiblissement du bruit de la combustion. Grâce à l'étranglement de commande 6, à tra- vers lequel la quantité de carburant déchargé peut s'écouler, une chute de pression se produit entre les positions 7 et 8 qui est convertie en grandeurs électriques par les liqnes électri- ques 9 et Il dans le manomètre 12 et est amenée ensuite par la ligne électrique 14 à l'appareil de commande électronique 13. Dans chaque cas, la pression différentielle représente une va- leur de la quantité de carburant traversant le diaphragme 6 de sorte que la valeur électrique de départ de l'appareil de me- sure de pression différentielle corresponde à la quantité de carburant traversant le diaphragme 6. Cette grandeur électrique correspondant à la quantité de décharge est traitée dans l'ap- pareil de commande électronique 13 de sorte que soit choisie la règle d'injection souhaitée. Il va sans dire que le cablaqe peut présenter par ailleurs, cela est essentiel, qu'une quan- tité de carburant soit dosée par une section de diaphragme de commande déterminée qui lors de la régulation de l'injection de carburant doit être considérée comme paramètre. La fiaure 2 représente, en coupe, de façon très simplifiée, l'appareil de mesure de pression différentiel- le. La différence de pression régnant sur le diaphragme 6 est amenée à cet appareil par les conduites 9 et 11. Cette pression différentielle s'applique à un piston de mesure 37 qui est char- gé par un ressort étalonné 18 en direction de la conduite 9 et peut se déplacer en premier lieu à l'encontre de ce dernier lors de l'établissement d'une pression différentielle. Sur le piston de mesure 17 est placé un induit 19 qui pénètre dans une bobine de mesure 21, reliée par la ligne électrique 34 à l'ap- pareil de commande électronique]3. Suivant qu'aussi loin que pénètre l'induit]9 dans la bobine 21, le flux électrique varie, de sorte que, pour chaque position de l'induit, une valeur électrique déterminée est transmise à l'appareil de commande électronique 13. La surface de la section du piston de mesure 7 et la force, soit la courbe caractéristique du ressort éta- lonné 18 sont essentiels au positionnement en fonction de la pression différentielle de l'induit 19. Puisque la règle du débit sur un diaphragme de section déterminée, comme réalisée ci-dessus, suit une fonction correspondante quadratique, la fonction de la courbe caractéristique correspondante quadra- tique du ressort de mesure 29 peut ttre obtenue de sorte que la quantité de décharge traversant le diaphragme 6 corresponde à une relation linéaire d'un parcours correspondant de l'induit 19 de sorte que la valeur électrique fournie par la bobine corresponde directement à la quantité de décharge. L'appareil de mesure de pression différen- tielle 112 représenté en figure 3 est associé à l'électrovanne de sorte que le carburant déchargé doit d'abord s'écouler sur l'élément de soupape 22 mobile pour pénétrer sur le diaphragme 106 qui est placé sur une membrane 20. L'élément de soupape mo- bile 22 est chargé par un ressort de fermeture 23 et coopère avec un aimant 24. La membrane 20 est chargée par un ressort éta- lonné 118 qui comporte une courbe caractéristique déterminée. En outre, la membrane 20 coopère avec un donneur d'indication 121 et est fabriqué en fer de façon correspondante de sorte qu'il s'établisse pour chacune des différences de pression sur le diaphragme 106 une valeur électrique déterminée engendrant un intervalle entre la membrane 20 et le donneur d'indication 121, qui est transmise par la ligne électrique 14 à l'appareil de com- mande électronique 13. Toutes les revendications suive tes et les caractéristiques représentées par les figures dans la description peuvent, de façon essentielle à l'invention, être prises aussi bien individuellement D'également en toutes combinaisons possibles. R E V E ND I CA T I ON S 1 . Système d'injection de carburant pour moteur à combustion interne comprenant une chambre de travail de pompe, d'o partent des conduites sous pression vers le mo- teur à combustion interne, ainsi qu'au moins un canal de mise en dépression conduisant à une chambre à basse pression, un diaphragme de commande dans le canal de décharge et un appareil de commande électronique pour le traitement des paramètres du moteur ainsi que des paramètres du système d'injection pour la détermination de la règle d'injection, caravtérisé en ce qu'il pro- duit une mesure de la quantité de décharge, qu'il existe une section déterminée sur le diaphragme de commande (6), (106) et que la chute de pression sur le diaphragme de commande (6, 106) provoquée par la quantité de décharge traversant le dia- phragme(6, 106) sert comme paramètre de commande d'un disposi- tif de mesure de débit (12, 112). 2 . Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de débit (12, 112) comporte un élément de positionnement (17, 20) flexible à l'encontre d'une force de rappel (18, 118) appliquée à partir du carburant de décharge et commandée par la chute de pression et que la- course de réglage de cet élément de positionnement (17, 23) est envoyé par un indicateur de course à l'appareil de commande électronique (13). 3 . Système d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la force de rappel (18, 23' varie sur la course de réglage selon une fonction quadrat;que. 4 . Système d'injection de carburant selon la revendication 2 ou la revendication 3,-caractérisé en ce que c'est un ressort étalonné (18) qui sert de force de rappel. . Système d'injection de carburant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que c'est un piston de mesure qui sert d'organe de réglage. 6 . Système d'injection de carburant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que c'est une membrane (20) qui sert d'orqane de réqlage sur laquelle est disposé avantageusement le diaphragme de commande (]06). 70. Système d'injection de carburant selon l'une des revendications] à 6, caractérisé en ce que le dia- phragme de commande (6, 106) est à section variable.