Brevet FR2629138A1 — publié le 19890929

L'invention a pour objet une pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comportant au moins un piston de pompe qui se déplace dans un fourreau de piston monté fixe dans un carter de pompe, et qui, pendant son déplacement dans le sens de l'aspiration, aspire le carburant par des orifices d'aspiration dans le volume de travaii de la pompe et qui, pendant son déplacement dans le sens du refoulement, interrompt tout d'abord la communication vers le côté aspiration, puis amorce le refoulement hors du volume de travail, subdivisé en préinjection et injection principale, de préférence par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement vers l'injecteur. Dans les pompes de ce type, il est très difficile de réaliser et de vérifier les moyens de commande placés sur ou dans les faces intérieures des éléments, tels que les rainures, chanfreins ou perçages, en respectant très exactement la précision des cotes nécessaire aux phases de commande, tant axialement que radialement. La fabrication elle-même et le contrôle des dimensions de ces éléments ne sont donc possibles qu'à un prix élevé. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, de proposer une configuration de pompe qui soit facile à réaliser, et à contrôler dans ses dimensions. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que pour commander les phases d'injection on n'a recours qu'aux orifices d'aspiration pratiqués dans le fourreau de piston, ainsi qu'à l'arête intérieure de son perçage de guidage, sur le côté frontal plan tourné vers le volume de travail, tandis que tous les autres moyens de commande sont associés au piston de pompe. Dans un mode de réalisation préféré de l'objet de l'invention, il est prévu, sur le- pourtour du piston tournant autour de son axe longitudinal, sur un certain angle de rotation, pour commander les quantités, un évidement limité. par une arête de commande oblique, qui communique avec le volume de travail, par un conduit de liaison associé au piston, et qui coopère par son arête de commande oblique avec l'un des perçages d'aspiration; il est encore prévu sur le pourtour du piston, deux évidements de commande qui, diamétralement opposés, s'étendent -sur un angle correspondant à peu près à l'angle de rotation, et qui sont limités par des arêtes radiales dans la direction axiale du piston. Chaque évidement de commande coopère avec l'un des deux orifices d'aspiration, également diamétralement opposés, pratiqués dans le fourreau de piston. Cette configuration, avec des moyens de commande diamétralement opposés, entre le piston et le fourreau de piston, a pour autre avantage que des pressions de surface à peu près équivalentes règnent sur les deux grands côtés du piston, en particulier pendant la phase de refoulement avec une très forte pression du carburant, et que par conséquent, dans le cas d'une sollicitation unilatérale par un frottement superficiel anormalement élevé, on élimine le phénomène d'attaque du piston qui se produit autrement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle de chaque évidement de commande représente à peu près 120 de la circonférence du piston, et les deux évidements de commande sont séparés l'un de l'autre, en ce qui concerne le conduit d'écoulement, par des sections d'angle de la circonférence totale du piston, s'élevant à environ 60 . Ce dimensionnement de l'angle des évidements de commande et de leurs arêtes radiales garantit un respect certain des différentes phases de commande, au début et à la fin, et par conséquent aussi la séparation exacte recherchée entre la préinjection et l'injection principale. En outre, il est facile de guider le conduit nécessaire au retour du carburant de fuite, sur l'une ou l'autre -des sections angulaires totales du piston. La disposition des évidements de commande et de leurs arêtes radiales peut être réalisée sur le piston, de différentes façons suivant l'invention. On peut faire déboucher un évidement de commande pratiqué dans la face frontale du piston, dans le volume de commande, tandis que l'autre évidement de commande avec ses deux arêtes radiales de délimitation, se situe sous la face frontale du piston. On peut encore disposer les deux évidements de commande avec leurs arêtes radiales au- dessous de la face frontale du piston. On obtient une autre disposition avantageuse des éléments, suivant une autre caractéristique de l'invention, en plaçant sur la face frontale du piston, un organe intermédiaire cylindrique, présentant un perçage intérieur, dont le diamètre est supérieur au diamètre intérieur du perçage de guidage des fourreaux de piston. Dans ce cas, le perçage intérieur de l'organe intermédiaire sert à délimiter le volume de travail de la pompe. L'organe intermédiaire peut dans ce cas, être inséré dans le carter de pompe, entre le fourreau de pompe et la cage de la soupape de refoulement. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-après plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'une pompe d'injection à un cylindre; Les figures 2 à 5 montrent des détails de la pompe de la figure l, à plus grande échelle et dans différentes positions de fonctionnement; La figure 6 représente le développement de la circonférence du piston, et Les figures 7 et 8 sont une variante des détails de la figure 1. La figure 1 montre la pompe d'injection avec son carter 10 et son piston 12 qui est guidé dans un fourreau de piston 14 monté fixe dans le carter de pompe. Le piston est entraîné par une came d'excentrique d'un arbre d!entraînement, dans le sens F, pendant la course de refoulement à partir de son point mort bas, tandis qu'un ressort de rappel déplace le piston vers le bas pendant la course d'aspiration S à partir du point mort haut. Le piston peut tourner autour de son axe longitudinal, pour permettre de régler son arête de commande 12a oblique se trouvant dans un évidement 12aa, dans des positions différentes par rapport à un perçage d'aspiration 14a pratiqué dans le fourreau de piston 14, et de régler la quantité de carburant à injecter. On connaît les détails d'un entraînement de pompe de ce type, avec réglage des quantités (Cf. par exemple DE-PS 34 16 355) et ils ne sont par conséquent pas représentés ici. Le volume d'aspiration 10a, se trouvant dans le carter 10, entourant le fourreau de piston 14, communique avec un conduit d'aspiration dont le raccord est vissé dans un perçage taraudé 10b du carter 10. Le conduit de refoulement menant vers l'injecteur peut être accouplé par un raccord 16, le carburant refoulé par le piston 12 étant acheminé par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement 18, laquelle est guidée dans la cage de' soupape de refoulement 20, et s'ouvre à l'encontre d'un ressort de rappel 22 sous l'effet de la pression du carburant. Le perçage du raccord 16, menant à l'injecteur, est désigné par 16b. Le raccord lui-même est vissé dans le carter 10, par insertion d'une bague d'étanchéité 24. La pompe d'injection représentée dans le brevet mentionné ci-dessus, ne sert qu'à l'injection principale du carburant. Pour pouvoir obtenir aussi une pré-injection avec les pompes de ce type, on utilise, outre les éléments connus mentionnés, les éléments de commande suivants: Dans le perçage intérieur 16a du raccord 16, recevant la cage 20 de la soupape de refoulement, il est inséré aussi un disque annulaire 26 et un organe intermédiaire 28, de telle sorte que lorsque l'on serre le raccord 16 dans le carter 10, l'organe intermédiaire 28 repose sur la face frontale du fourreau de piston 14. La face intérieure 28b de l'organe intermédiaire 28 délimite un volume annulaire 28a qui sert de volume de travail de la pompe. Le piston 12 porte -comme le montre clairement le développement de sa circonférence, sur la figure 6- un évidement de commande 12s et un évidement de commande 12t, sur son pourtour. Ces évidements sont diamétralement opposés et s'étendent sur une zone angulaire de 120 environ de la circonférence du piston. L'évidement de commande 12s coopère avec le perçage d'aspiration 14a, tandis que l'évidement de commande 12t coopère avec un perçage d'aspiration 14aa diamétralement opposé à 14a. L'évidement de commande 12s débouche dans le volume de travail 28 et est délimité axialement vers le bas, par une arête radiale 12su. L'évidement de commande 12t est délimité axialement par deux arêtes radiales 12to et 12tu. Un perçage de liaison 12v fait communiquer le volume de travail 28a et l'évidement 12aa. Comme conduit de communication entre 28a et 12aa, on pourrait aussi recourir à une rainure axiale ménagée sur le pourtour du piston. Le refoulement du carburant s'effectue de la façon suivante avec cette configuration des éléments: Lorsque le piston 12, dans sa course d'aspiration S, se déplace de OT vers UT, et que son évidement de commande 12s passe sur l'orifice d'aspiration 14a et le libère, le carburant est aspiré dans le volume de travail 28a, à partir du volume d'aspiration 10a par l'intermédiaire de 14a et 12s. Dès que le piston 12 se déplace de UT vers OT, pendant sa course de refoulement F, et que l'arête radiale 12su de l'évidement de commande 12s ferme l'orifice d'aspiration 14a (figure 2), le refoulement à partir du volume de travail 28a vers l'injecteur, par la course V qui est courte, commence à ce moment là, puisqu'un retour du carburant par l'autre orifice d'aspiration 14aa est impossible, du fait qu'il est recouvert par l'évidement de commande 12t. Cette faible quantité est utilisée pour la pré-injection. La pré-injection se termine dès que, pendant la poursuite de la course du piston dans le sens F, l'arête radiale 12to supérieure de l'évidement de commande 12t passe sur l'arête annulaire 14s de la face frontale du fourreau de piston 14, et ouvre la voie de retour à partir du volume de travail 28a vers le côté aspiration 10a, par l'intermédiaire de 12t et 14aa (figure 3). Un certain temps après la fin de la pré- injection, l'arête radiale inférieure 12tu passe sur tout l'orifice d'aspiration 14aa, de sorte que la voie de retour du carburant est fermée (figure 4). Commence alors l'injection principale du carburant à partir du volume de travail 28a vers l'injecteur, cette injection principale durant pendant la poursuite de la course du piston dans le sens F, jusqu'à. ce que l'arête de commande 12a de l'évidement 12aa passe sur l'orifice d'aspiration 14a, après une course H et ouvre à nouveau la voie de retour 12v, 12aa, 14a menant du volume de travail 28a au côté aspiration l0a (figure 5). L'injection principale est ainsi terminée. Les figures 7 et 8 montrent une variante. Dans ce cas, l'évidement de commande 12t et l'évidement de commande 112s se trouvent au-dessous de la face frontale du piston 112, et sont délimités par leurs arêtes radiales 12to, 12tu et 112so, 112su. Un perçage transversal 112v établit la liaison de communication entre 12v-et 112s. Le fonctionnement de cette variante est pour le reste semblable à celui du mode de réalisation des figures 2 à 5. La figure 8 montre que l'on peut aussi donner aux orifices d'aspiration 114a et 114aa, une section transversale rectangulaire. Ceci a pour avantage de permettre une ouverture ou une fermeture brusque du flux de carburant à travers les évidements de commande. Il est à signaler encore que l'on peut utiliser cette réalisation rectangulaire également pour les orifices d'aspiration des figures 1 à 5. - 30 La quantité refoulée pendant l'injection principale peut être réglée à volonté dans les modes de réalisation décrits, en faisant tourner le piston de pompe 12, 112 et son arête de commande 12a oblique par rapport à l'orifice d'aspiration 14a, 114a. La quantité pré-injectée reste en revanche constante, ce qui est suffisant pour la plupart des moteurs à combustion interne, afin d'obtenir un allumage optimal, suivi d'une combustion. On pourrait cependant préparer différents pistons avec une position géométrique différente des évidements de commande, les choisir en fonction des conditions de fonctionnement données, et les insérer dans la pompe, afin de faire varier de cette façon les phases de commande et d'obtenir la quantité souhaitée de carburant pré-injecté. Enfin, grâce aux arêtes radiales se trouvant dans les évidements de commande, délimitées à environ -, les phases de commande peuvent être strictement délimitées, pendant la pré-injection comme pendant l'injection principale, au début et à la fin, ce qui garantit une séparation très nette entre la pré- injection et l'injection principale, sur toute la gamme des charges et des vitesses de rotation du moteur à combustion interne. REVENDICATIONS 1. Pompe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne comportant au moins un piston de pompe (12) qui se déplace dans un fourreau de piston (14) monté fixe dans un carter de pompe (10), et qui, pendant son déplacement dans le sens de l'aspiration, aspire le carburant par des orifices d'aspiration (14a, 14aa; lla, 114aa) dans le volume de travail (28a) de la pompe et qui pendant son déplacement dans le sens du refoulement, interrompt tout d'abord la communication vers le côté aspiration, puis amorce hors du volume de travail le refoulement subdivisé en pré-injection et injection principale, de préférence par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement vers l'injecteur, caractérisée en ce que pour commander les phases d'injection on n'a recours qu'aux orifices d'aspiration (14a, 14aa; lia, 114aa) pratiqués dans le fourreau de piston (4), ainsi qu'à l'arête intérieure (14s) de son perçage de guidage, sur le côté frontal plan tourné vers le volume de travail (28a), tandis que tous les autres moyens de commande (12aa, 12s, 12t; 112s) sont associés au -piston de pompe (12; 112). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur le pourtour du piston (12a) tournant autour de son axe longitudinal, sur un certain angle de rotation, pour commander les quantités, un évidement (12aa) limité. qui communique avec le volume de travail (28a), par un conduit de liaison (12v) associé au piston, et qui coopère avec l'un des deux orifices d'aspiration (14a, 14aa; 114a, 114aa) pratiqués dans le fourreau de piston (14) par l'intermédiaire de son arête de commande (12a) oblique, et en ce qu'il est prévu sur le pourtour du piston, deux évidements de commande (12s, 12t; 112s) qui, diamétralement opposés, s'étendent sur un angle correspondant à peu près à l'angle de rotation et qui sont limités dans la direction axiale du piston (12) par des arêtes radiales (12su; 12to, 12tu; 112so, 112su), et en ce que chaque évidement de commande coopère avec l'un des deux orifices d'aspiration, également diamétralement opposés, pratiqués dans le fourreau de piston. 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle de chaque évidement de commande (12s, 12t; 112s) est à peu près égal à 120 du pourtour du piston, et en ce que les deux évidements de commande sont séparés l'un de l'autre, en ce qui concerne le conduit d'écoulement, par des sections d'angle de la circonférence totale du piston, s'élevant à peu près à 60 . 4. Pompe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un évidement de commande (12s), pratiqué sur la face frontale du piston, débouche dans le volume de travail (28a), tandis qu'un autre évidement de commande (12t) avec ses deux arêtes radiales de délimitation, se situe au- dessous de la face frontale du piston. 5. Pompe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les deux évidements de commande (112s, 12t) avec leurs arêtes radiales, se situent au-dessous de la face frontale du piston. 6. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un organe intermédiaire (28) cylindrique, présentant un perçage intérieur (28b), est placé sur la face frontale du piston, le diamètre de son perçage intérieur étant supérieur au diamètre intérieur du perçage de guidage des fourreaux de piston, et en ce que le perçage intérieur de l'organe intermédiaire forme le volume de.travail (28a). 7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'organe intermédiaire (28) est inséré dans le carter de pompe (10), entre le fourreau de pompe (14) et la cage de soupape de refoulement (20).