Brevet FR2646210A1 — publié le 19901026

L'invention concerne un dispositif d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne à compres- sion d'air, en particulier un dispositif opérant en dis- positif d'injection directe, comprenant une pompe d'injec- tion dont le piston de pompe commande le début de refou- lement et la fin de refoulement de la pré-injection et de l'injection principale, avec une pause d'injection inter- calaire, et un injecteur qui est en liaison fonctionnelle avec la pompe d'injection., cet injecteur comprenant une aiguille d'injecteur qui se soulève de son siège à l'en- contre de la force d'un ressort de compression au moment de la pré-injection et de l'injection principale. La subdivision de l'injection du carburant en deux opérations séparées est décrite, par exemple, dans le brevet US-A-2 871 796, selon lequel. initialement, on in- jecte seulement une quantité de carburant destinée à l'amorçage de la combustion tandis que la quantité prin- cipale de carburant n'est introduite dans le cylindre qu'un court temps plus tard; c'est-a-dire après une pério- de d'interruption entre la pré-iniection et l'injection principale. Pour cette raison, il est prévu sur le piston de la pompe plusieurs arêtes de commande qui coopèrent avec des évidements de la section de commande prévue dans le cylindre de la pompe d'injection pendant une course de travail du piston de la pompe. En adoptant une pré-injec- tion séparée de l'injection principale, on abaisse les hauts niveaux de bruit de la combustion et on réduit les proportions de substances nuisibles émises dans les gaz d'échappement. Toutefois, on a constaté que les disposi- tifs d'injection de ce genre ne répondent plus aux spéci- fications actuelles concernant la production de bruit et les émissions de gaz d'échappement car les petites injec- tions nécessaires pour les besoins du moteur à combustion interne ne peuvent plus être obtenues au moment de l'in- jection pilote, en raison de la forte variation que la quantité pilote subit avec la variation de la vitesse de rotation du moteur. L'origine de cette variation indési- rable de la quantité est le comportement de l'aiguille de l'injecteur qui s'ouvre à une largeur de section plus que proportionnelle, même en présence d'ondes de pression qui atteignent juste la pression d'ouverture. On peut certes trouver le moyen de réduire le bruit de la combustion en raccourcissant la course utile mais ceci conduit a une modification du point d'attaque de la pompe de pré-injection ou du début de la préinjection, avec pour résultat que l'injection pilote ne devient ef- fective que dans la gamme haute des vitesses de rotation du moteur mais qu'elle est défaillante dans la gamme basse des vitesses, ce qui a une influence néfaste sur les bruits de combustion et sur le comportement des gaz d'échappement. L'invention se donne pour but d'exercer une in- fluence sur le déroulement de l'injection grâce à des me- sures spéciales, influence qui conduira à une amélioration considérable du comportement en bruit et émission de gaz d'échappement du moteur à combustion interne. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'une butée prévue dans l'injecteur et qui limite la pré-course de l'aiguille de l'injecteur, arrête l'aiguille de l'injecteur jusqu'à la pause d'injection, cette butée étant cependant capable de céder après la pause d'injec- tion dans le déroulement de l'injection principale qui comprend la pré-course et la course principale. Grâce aux caractéristiques selon l'invention, on peut obtenir une pré-injection comportant une petite quan- tite de carburant et qui est constante sur l'ensemble de l'intervalle des valeurs de la vitesse de rotation du moteur et de la charge, comme cela est nécessaire pour tirer l'optimum des moteurs à combustion interne actuels. Grâce à l'agencement de la butée qui influe uniquement sur la quantité pilote, l'aiguille de l'injecteur est arrêtée à une très petite précourse, de sorte qu'on peut produire une très petite quantité pilote, qui reste à peu près constante sur toutes les valeurs de la vitesse de rota- tion, et qui est insensible à la température du carburant. comme cela est indispensable pour obtenir les performances optimales du moteur. On connaît déjà, par le DE 36 10 658 AI, un in- jecteur possédant une aiguille d'injecteur, dans lequel les pressions d'ouverture de l'injecteur modèlent le dé- roulement de l'injection de telle manière qu'il se pro- duise une course principale qui fait immédiatement suite à la pré-course. Avec cette mesure déjà connue, on n'exécute pas une pré-injection séparée de l'injection principale mais, au contraire, un modelage du déroulement de l'injec- tion dans le but de pouvoir régler la précourse de façon très précise sur une valeur désirée et par des moyens sim- ples du point de vue de la technique de fabrication. Selon une autre caractéristique de l'invention, la portée de ressort guidée en translation longitudinale constitue en même temps une aouille de guidage pour une tige de pression qui coopère avec l'aiguille de l'injec- teur et qui, conjointement avec l'aiguille de l'injecteur, travaille en antagonisme par rapport au ressort de com- pression servant de ressort de pré-injection pendant la course de pré-injection. Selon une autre caractéristique de l'invention, les ressorts de préinjection et d'injection principale sont disposés coaxialement. L'invention est décrite de façon plus détaillée dans la suite à propos d'un exemple de réalisation repre- senté sur les dessins. Sur ces dessins, la figure 1 représente le dispositif d'injection de carburant composé de la pompe d'injection et de l'in- jecteur; les figures 2a à 2d représentent différentes po- sitions du piston de la pompe, dans une représentation agrandie; la figure 3 représente un détail de la pompe d'injection à échelle très agrandie; la figure 4 représente le déroulement de la quantité de pré- injection en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif d'injection de Carburant, essentiellement composé d'une pompe d'injection 1 et d'un injecteur 2, pour un moteur a combustion interne à compression d'air, à auto-allumage, ce dispositif constituant un dispositif d'injection di- recte. La pompe d'injection 1 renferme un piston de pompe 4 muni d'un bossage 3 placé en position haute, ce piston présentant des arêtes de commande pour la pré-injection et l'injection principale, qui sont formées dans des évide- ments opposés 5, 6 de la section du piston 3, ainsi que des orifices de commande 7, 8 ménagés dans le cylindre 9 de la pompe. Sur la figure 2a, le piston 4 de la pompe prend une position qui correspond au début du refoulement de la pré-injection, dans laquelle la communication entre la chambre de travail 10, les évidements 5, 6 de la section et les orifices de commande 7, 8 est interrompue. La figure 2b indique la fin de refoulement de la pré-injection. L'arête de commande supérieure 5a de l'évi- dement 5 de la section se trouve à la même hauteur que l'arête de commande 12 formée par un gradin 11 dans le cylindre 9. La position du piston 4 de la pompe qui est re- présentée sur la figure 2c correspond à la décharge inter- médiaire ou à la pause d'injection. Ici, la communication entre la chambre de travail 10 de la pompe, l'évidement 5 de la section et l'orifice de commande 7 est rétablie. Sur la figure 2d, on a représenté la fin de la pause d'injection puisque l'évidement de section ferme l'orifice de commande 7 par son arête de commande infé- rieure 5b. L'injection principale débute et se prolonge jusqu'à ce que l'arête de commande oblique 5c établisse la communication entre la chambre de travail 10 et l'orifice de commande 8 par l'intermédiaire d'une rainure longitudi- nale 13 et d'un espace annulaire 14 qui sont prévus sur le piston 4 de la pompe. La pompe d'injection 1 est en communication par une conduite de pression 15 avec l'injecteur 2, lequel est composé du corps de montage 16, servant de support pour deux ressorts, de l'écrou 17 de serrage de l'injecteur, du corps d'injecteur 18 et de l'aiguille d'injecteur 19. Un ressort de compression qui joue le rôle de ressort de pré- injection 20 applique l'aiguille 19 de l'injecteur sur son siège par l'intermédiaire d'une cheville de pression 21 et d'une tige de pression 22. La tige de pression 22 qui est appuyée sur la face arrière de l'aiguille 19 de l'injec- teur est guidée, d'une part, à travers une rondelle de guidage fixe 23 et, d'autre part, à travers une portée de ressort 24 qui constitue une butée suspendue qui est pré- vue en même temps en tant qu'appui pour un ressort d'in- jection principale 25, qui constitue le deuxième ressort de compression. La portée de ressort 24 est en permanence en appui sur le corps 18 de l'injecteur et elle présente un évidement 26 dirigé vers l'aiguille et dans lequel l'aiguille 19 plonge lorsqu'on atteint la pression d'ou- verture. La surface de fond 26a de l'évidement 25 limite la course de l'aiguille 19 de l'injecteur. Le ressort d'injection principale 25, qui prend appui sur la ron- delle de guidage fixe 23, entoure la tige de compression 22. Avec cette forme de réalisation, la pré-course correspond à la pré-injection tandis qu'après la pause d'injection, la pré-course et la course principale qui la suit immédiatement forment la course totale qui donne l'injection principale. Mode d'action: Dès que, dans le déroulement de sa course ascen- dante, le piston 4 de la pompe atteint la position repré- sentée sur la figure 2a, qui correspond au premier début de refoulement, l'aiguille 19 de l'injecteur se soulève de son siège à l'encontre de la force du ressort de pré-in- jection 20 situé en position haute et, après une pré-cour- se VH, elle bute contre la portée de ressort 24 qui se comporte initialement comme une butée fixe. L'aiguille 19 de l'injecteur est donc arrêtée au bout d'une très petite course pendant la pré-injection.:Ainsi que ceci ressort de la figure 4, on obtient une quantité de pré- injection constante sur tout l'intervalle des valeurs de la vitesse de rotation du moteur, quantité qui est représentée par la courbe "a". Lorsque le piston 4 de la pompe atteint la po- sition représentée sur la figure 2b, la pré-injection est terminée (fin de refoulement) et la décharge intermédiaire ou pause d'injection (figure 2c) intervient. Le ressort de préinjection 20 ramène l'aiguille 2 de l'injecteur à sa position de fermeture. Sur la figure 2d, on est en pré- sence de la fin de la pause d'injection et l'injection principale commence (deuxième début de refoulement). En même temps, l'aiguille 19 de l'injecteur parcourt la pré-course VH à l'encontre du ressort de préinjection 20 et, ensuite, la course principale à l'encontre du ressort d'injection principale 28. L'injection principale corres- pond donc à la course totale GH qui se compose de la pre- 7ourse VH et de la ourse prinipale. course VH et de la course principale. a R E V E N D I C A T I 0 NS 1. Dispositif d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne à compression d'air, en particulier, dispositif opérant en dispositif d'injection directe, comprenant une pompe d'injection dont le piston de pompe commande le début de refoulement et la fin de refoulement de la pré-injection et de l'injection prin- cipale, avec une pause d'injection intercalaire, et un injecteur qui est en liaison fonctionnelle avec la pompe d'injection. cet injecteur comprenant une aiguille d'in- jecteur qui se soulève de son siège à l'encontre de la force d'un ressort de compression au moment de la pré-in- jection et de l'injection principale,caractérisé en ce qu'une butée prévue dans l'injecteur (2) et qui limite la précourse de l'aiguille (19) de l'injecteur, arrête l'ai- guille (19) de l'injecteur jusqu'à la pause d'injection, cette butée étant cependant capable de céder après la pause d'injection dans le déroulement de l'injection prin- cipale qui comprend la pré-course et la course principale. 2. Dispositif d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée suspendue est constituée par une portée de ressort (24) servant d'appui pour un ressort d'injection principale (25). 3. Dispositif d'injection de carburant selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la portée de ressort (24) guidée en translation longitudinale constitue en même temps une douille de guidage pour une tige de pression (22) qui coopère avec l'aiguille (19) de l'injec- teur et qui, conjointement avec l'aiguille (19) de l'injecteur, travaille en antagonisme par rapport au ressort de compression servant de ressort de pré-injection (20) pendant la course de pré-injection. 4. Dispositif d'injection de carburant selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface frontale de la portée de ressort (24) qui est dirigée vers l'aiguille présente un évidement (26) dans lequel se trouve. en retrait, la surface de fond (26a) qui arrête l'aiguille (19) de l'injecteur à la fin de la course de pré-injection. 5. Dispositif d'injection de carburant selon les revendications 3 à k, caractérisé en ce que les ressorts de pré-injection et d'injection principale (20; 25) sont disposés coaxialement.