Brevet FR2640324A3 — publié le 19900615

FR 2640324 A3 19900615 FR 8915586 A 19891120 "POMPE D'INJECTION HAUTE PRESSION, PRINCIPALEMENT POUR MOTEURS DIESEL". Cette pompe d;injection haute pression, notamment pour moteurs Diesel, présente comme particularité le fait d'utiliser comme corps de pompe extérieur-la même structure cue celle des éléments du moteur, usuellement de type modulaire. La dite pompe est prévue avec une méthode de tarage permettant une variation de l'orientation réciproaue entre piston et chambre de pompage, au moyen du raccordement pour 11 orientation du piston directement sur le corps de sa chambre de pompage, et non par l'intermédiaire de structures contenant la pompe. La présente invention se rattache au secteur te ch- .nique des pompes d'injection b mouvement alternptif, no-. tamment pour les moteurs Diesel. On sait que les pompes d'injection sont constituées par une structure extérieure de logement de la pompe, cette structure extérieure, en raison de sa complexité polyfonctionnelle, étant habituellement réalisée par fusion, ou bien par emboutissage, et est destinée à être fixée au corps du moteur, et à loger une chambre spécifique à l'intérieur de laquelle se déplace 9 va-et-vient un piston de pompage. Ce piston a une course fixe, mais il est d'une capacité de débit qui est rendue variable gracie A la présence de cannelures de forme hélicoidsle spéciale, prévues dans la tete de ce piston ; effectivement, des cannelures de ce genre ne permettent qu'd une partie seulement de la course du dit piston d'être active.Etant donné qu'une précision rigoureuse de la quantité de carburant pompée est d'une importance fondamentale, ces pompes doivent être dotées d'une possibilité de tarage qui, en règle générele, est obtenue au moyen d'une rotation du piston par rapport b sa chambre de coulissement, sur laquelle sont prévus des orifices d'aspiration du carburant. Cette rotation est généralement assurée par intervention réactive du corps extérieur de logement de la pompe, ce qui, en raison des complications structurales inhérentes à cette fonction ultérieure devant être assurée par le corps, rend plus nécessaire encore la réalisation du dit corps par fusion ou par emboutissage.Un autre motif, justifiant un mode de réalisation de ce genre, est la présence de brides perforées pour la fixation de la structure extérieure de logement de la pompe sur le corps du moteur. Le dit mode de réalisation impose l'emploi d'aciers possédant des propriétés chimiques et structurales particulières, qui ne présentent pas une résistance suffisante aux actions corrosives exercées par la turbulence du carburant, qui se débite sous haute pression sur l'antichambre circonférencielle usuelle d'alimentation de la chambre de pompage. La présente invention se fixe pour but la réalisation dlune pompe d'injection qui soit intégrable dans le corps de la texte du moteur, ce corps c tant utilisé pour constituer une structure extérieure de logement de la pompe.Un autre but de l'invention consiste en la réalisation d'une pompe d'injection de manière plus écono mique aue la manière habituelle. Un autre but est la réalisation d'une pompe d'injection n'exigeant pas de brides perforées pour sa fixation au moteur. Un autre but est la réalisation d'une pompe qui puisse être torée avec précision, en positionnant angulairement le coulissement entre le piston et la chambre, au moyen d'un engagement direct entre les deux éléments. Un autre but consiste en la réalisation d'une pompe pouvant être construite même avec des aciers de nitruration spécifiques, permettant de renforcer sa résistance mécanique et chimique, ainsi que la résistance à l'usure, et d'améliorer la précision des accouplements.Un autre but est la réalis2tion d'une pompe qui puisse être pourvue d'une chambre circoniérenciel- le d'alimentation de la chambre de pompage qui soit indépendante de la structure extérieure de logement de la pompe, et qui par conséquent soit réalisable avec du ma tériau et des surfaces susceptibles de résister d la corrosion, y compris la corrosion de cavitation. On pourra constater que ces buts ainsi que d'autres sont atteints, en prenant connaissance de la description détaillée qui suit, illustrant une pompe haute pression, principalement pour moteurs Diesel, présentant comme aspect pPrticulier le fait d1utiliser comme corps extérieur la structure même des éléments du moteur, usuellement de type modulaire. La dite pompe est prévue avec une méthode de tarage permettant une variation de l'orientation réciproque, entre piston et chambre de pompage, au moyen du raccordement de l'orientation du piston directement sur le corps de sa chambre de pompage, et non par l'intermédiaire de structures de logement du corps de pompe. Cette pompe est éga lement pourvue d'une chambre circonférencielle d'alimenta- tion de la chambre de pompage comprenant des éléments réalisés avec des matériaux de grande résistance, tels que par exemple de l'acier trempé et/ou de l'acier avec un traitement de surface (nitruration, cémentation), et constituant une barrière de séparation par rapport A la structure proprement dite de logement du corps du moteur. L'invention est illustrée à titre purement indicatif, mais non limitatif, dans la planche de dessins ci-annexée.En ce qui concerne ce dessins - la Fig. 1 représente une pompe en coupe longitudinale, selon un plan diamétral - la Pig. 2 représente la surface extérieure d'une partie supérieure d'une pompe destinée à être fixée sur le corps du moteur - la Fig. 3 est une coupe transversale d'un accouplement d'assemblage entre le piston et un manchon de régulation, ainsi qu'un bloc de réglage de phase servant de fond. Dans les Figures mentionnées ci-avant, la pompe faisant l'objet de la présente invention comprend un corps principal 1 à l'intérieur duquel est monté coulissant un piston 2 pour la définition d'une chambre de pompage 3 délimitée dans le haut par un groupe de soupapes de type courant 4 prévu pour le réglage du débit.Le piston 2 est ac tionné par une came 5 s'engageant avec une crémaillère 6 selon des techniques bien connues, la disposition comprenant un ressort de rappel 7.Le réglage du volume de débit est assuré par la méthode usuelle, consistant en larotation du piston 2 sur son axe selon une certaine amplitude angulaire ; du fait de cette rotation, des canne lures hélicoldales 8 peuvent se mettre en un rapport spécifique avec des lumières d'aspiration délimitantes des conduits 9A et 9B, et faire varier ainsi la course utilisable du piston pour le pompage, malgré le fait que la course imposée au piston 2 par la came 5 reste constante. Cette rotation du piston est déterminée par un manchon de régulation 10 présentant des faces de calage 11 et un axe excentrique 12 pour la manoeuvre. La définition d'un certain volume de débit, en fonction d'une certaine position de commande de l'accélération du moteur, ou d'une certaine position de l'axe excentrique 12, est d'une très grande importance pour le pompage.Effectivement, pour assurer le fonctionnement régulier d'un moteur d plusieurs cylindres, il' est nécessaire qu'à chaque degré de distribution de puissance du moteur, les différents cylindres de celui-ci soient alimentés dans une mesure égale. La définition correcte de ces positions de référence constitue ce qu'on appelle le "tarage" des pompes. Dans la présente invention, ce tarage est obtenu au moyen de la variation du calage réciproque entre le corps principal 1 et un bloc de phase 19, destiné à établir le temps de référence à partir duquel commence la manoeuvre d'accélération du moteur.En fait, ces deux éléments 1 et 13 sont conjugués avec un accouplement rigoureusement cylindrique 14, leur permettant de se déplacer de manière révolutive l'un sur l'autre ; leur engagement est dérivé d'un boulon 15, vissé radialement sur le corpsdu:bloc de phase pour faire pression contre la surface du corps principal 1. Afin d'éviter que le serrage du boulon fileté 15 ne détériore la surface cylindrique de centrage du corps principal 1, il est prévu sur une partie de ce dernier une creusure sur le fond 16 de laquelle le boulon fileté 15 peut librement déterminer les déformations de serrage.Cette creusure permet de délimiter la déviation angulaire sur un certain secteur angulaire, et permet également, de manière avantageuse, l'établissement d'une liaison axiale entre les différentes parties, lorsque le boulon 15 n'est pas serré, et effleure seulement le fond 16 de la creusure. Le tarage s'effectue de la façon suivante, décrite plus particulièrement avec référence à la Fig. 3. Avec le boulon 15 desserré et positionné avec son talon de pression à l'intérieur de la creusure (fond 16), on fixe correctement la pompe sur un banc d'essai spécifique, en veillant soigneusement à la collimation d'encoches de repérage prévues à cet effet. Ensuite, on applique sur le banc d'essai un certain régime de tarage auquel doit correspondre le volume de débit désiré.Pour obtenir ce débit, (mesuré bien entendu avec les propres instruments du banc d'essai), on agit sur l'axe excentrique 12 à l'aide de la tige usuelle faisant partie de l'é- quipement du banc d'essai, qui est ensuite bloquée sur la position assurant le débit désiré. Ce point est pris comme "valeur zéro" à partir de laquelle s'amorcera une course pré-déterminée a (généralement 13 mm), se terminant par une position "stop" qui est elle à partir de laquelle, lorsaue la pompe sera en service, s'amorcera la course de commande de l'accélération du moteur.Une fois cette course a terminée, on bloque de nouveau la tige de commande proprement dite du banc d'essai, puis on fait tourner (voir ci-après) le bloc de phase 13, jusqu'd ce qu'une de ses surfaces de temps 13A vienne prendre appui sur un épaulement 17 d'une ramification ou prolongation radiale du manchon de régulation 10. A ce moment, on visse le boulon fileté 15 jusqu' ce qu'on obtienne un serrage solide de calage entre le bloc de phase 13 et le corps principal 1 ; on complète ainsi le tarage de la pompe qui, avec une course déterminée a et à un régime Oeterminé du moteur, distribuera un débit déterminé désiré.En ce qui concerne la Figure 3, la course hypothé- tique a a été indiquée par rapport à la ligne de centre de l'axe excentrique 12, étant donné qu'en substance, ceci est la course linéaire qui détermine la rotation angulaire du manchon de régulation en combinaison avec les débits spécifiques proprement dits de la pompe. La manoeuvre de rotation du bloc de phase 13 peut s'effectuer de diverses manières ; toutefois, un mode préféré est celui utilisent le boulon fileté 15 comportant sur sa tête une cavité hexagonale 15A (ou polygonale) pour l'engage- ment dans cette cavité d'une petite barre de section identique (clef à douille) destinée à être employée comme bras radial de manoeuvre svant d'être utilisée de fa çon appropriée comme clef de serrage du boulon 15.En poursuivent l'examen de la Fig. 1, on pourra se rendre compte d'autres caractéristiques présentées par la pompe. Les deux conduits 9A et 9B (à titre indicatif radiaux), débouchent dans une chambre annulaire 18 qui les met en communication ; cette chambre comporte la conduite d'alimentation de la pompe (non représentée, mais disposée idéalement en position perpendiculaire par rapport à la planche du dessin). Cette chambre annulaire 18 de section rectangulaire est prévue avec ses faces planes supérieure et inférieure (en regardant la Fig. 1) et sa surface intérieure réalisées à partir du corps principal 1, tandis que sa surface extérieure est constituée par un anneau élastique 19.Cet anneau de section rectangulaire est typiquement en acier ayant été soumis à un traitement de surface et/ou trempé (par exemple, acier nitruré), afin de présenter une surface extremement dure et susceptible de résister à la corrosion provoquée par des phénomènes de cavitation résultant du transit à grande vitesse du carburant. Cet anneau ou bague est maintenu et logé de manière centrifuge par les parois de l'orifice de la structure du moteur dans lequel est introduite la pompe.Cet anneau 19 n'est pas fermé, et s'étend seulement sur une amplitude angulaire d'environ 2500, afin de laisser à découvert une large échancrure d'afflux à basse pression du carburant alimentant la pompe ; de cette façon, le carburant peut pénétrer dans la chambre annulaire 18 en léchant la surface intérieure de l'anneau, et ensuite dans les conduits 9A et y3, à travers lesquels le carburant passe dans la chambre de pompage 3 avant d'être poussé sous haute pression vers un injecteur traditionnel. On peut ainsi se rendre compte de quelle manière, cette canalisation, considérée dans son ensemble en raison de sa conception composite, peut facilement être constituée par des surfaces en acier extrêmement dures, étant donné que ces surfaces sont facilement nitrurables ; la grande résistance à l'abrasion, à la cavitation et à la corrosion ainsi obtenue rend une pompe de ce genre appropriée éga- lement pour des carburants différents du g?s-oil tr?di- tionnel, et cette pompe peut par conséquent être installée sur des moteurs polycarburants. Ceci permet, de façon avantageuse, l'adoption de canalisations établies d'après des profils de parcours et une géométrie largement modifiables en fonction de critères d'optimisation suggérés par les expérimentations. la réalisation permet en outre de ne pas créer de corrosions dûes à la cavitation sur la structure en alliage d'aluminium du moteur dans laquelle une pompe de ce genre doit être mise en place. La possibilité de procéder au tarage de la pompe indépendamment de la structure du moteur sur laquelle cette pompe est fixée permet de supprimer la nécessité de pourvoir le corps de pompe de la bride perforée habituelle ; qu'il s'agisse d'une bride équipent le corps de la chambre de pompage ou d 'une bride équipant la structure de logement de ce corps.Ceci a pour résultat l'avantage d'une réalisation par travail au tour économiaue à partir de barre de petit diamètre ; ou bien, alternativement, ceci a pour résultat l'avantage de n'être pas ohligé d'assembler des brides rapportées sur le corps de pompe. En conséquence, avec la possibilité de faire abstraction de la nécessitE d'un positionnement rigoureux du corps de la pompe par rapport à la structure du moteur, il est suffisant de prévoir un repérage approximatif, par collimation de points de repère disposés- sur les parties appropriées, pour effectuer un montagne essu- rant la correction fonctionnelle nécessaire.En conséquence, la fixation de la pompe peut ainsi être assurée même avec de simples étriers 20, à levier de IIIème ca- tégorie, serrés au moyen d'un écrou 21 engagé sur des goujons prisonniers 22, et prenant appui par leurs différentes extrémités sur un bord 29 du corps principal de la pompe et sur la structure 24 du moteur. La construction spéciale de la pompe exige de prévoir des joints d'étanchéité entre le corps principal et le siège de logement de la pompe sur le moteur. Ces joints sont réalisés de la manière suivante : dans le haut, par l'intermédiaire d'une rondelle plane 25 apte à résister aux écrasements déterminés par l'action de serrage développée par les étriers 20 ; dans le bas, par l'intermédiaire d'une bague d'étanchéité usuelle du type OR en caoutchouc, insérée dans une gorge annulaire 27 du corps principal 1. La position de ces joints d'étanchéité est prévue de façon à empêcher des infiltrattions du carburant (sous basse pression) à travers les bords de l'panneau élastique 19. REVENDICATIONS 1 - Pompe d'injection haute pression, principalement pour moteurs Diesel modulaires, y compris les moteurs polyearburants, caractérisée en ce qu'on utilise comme corps extérieur de cette pompe la même structure (24) que la structure des éléments du moteur, et en ce que la dite pompe ne comporte pas de brides de fixation usuelles perforées, cette pompe étant pourvue de moyens de tarage (1, 13, 15, 10, 2) indépendants par rapport à des structures de logement spécifiques ou pratiquées dans le corps du moteur. 2 - Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de tarage comprennent un corps principal (1) logeant une chambre de pompage (3) et de coulissement pour un piston usuel (2) avec cannelures ou gorges hélicoidales (8) assurant la variation du volume de débit, le dit piston étant coaxialement accouplé de manière révolutivement coulissante evec un bloc de phase (15), le dit bloc (13) pouvant être iixé au dit corps (1) selon une orientation angulaire réciproque désirée par serrage d'un bqulon fileté (15) à l'intérieur d'une creusure ou cavité délimitatrice de la déviation angulaire. 3 - Pompe d'injection selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (1) comporte une cavité prévue pour recevoir sur son fond (16) l'extré- mité exerçant une pression du boulon fileté (ils), la dite cavité étant orientée de façon à créer une liaison axiale entre les éléments lorsque le boulon (15 > n'est pas serré, et étant également orientée de manière à éviter des détériorations à une surface cylindrique extérieure (14) de centrage entre les éléments . 4 Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le boulon présente une creusure , de préférence de forme hexagonale, apte à recevoir fonctionnellement une petite barre de section correspondante , destinée a jouer un rôle de prolongation radiale de manoeuvre régulatrice et ensuite un rôle de clef de serrage du boulon (15 > . 5 Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un bloc de base d'une prolongation radiale du manchon de régulation . 6 Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des conduits d'aspiration 7-Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 å 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps principal (i > nitruré. 8 - Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend une fixation de son corps principal à la structure du moteur au moyen d'étriers (23). 9 -Pompe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'étanchéité contre les infiltrations de carburant, est obtenue au moyen d'une rondelle plane (25) dans le haut, et au moyen de bagues de caoutchouc (26) du type OR, disposée à un niveau inférieur a celui de la bague élastique (19).