Brevet FR2683595A1 — publié le 19930514

"Pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne". La présente invention concerne une pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne, comportant une chambre de compression susceptible d'être liée à au moins une conduite de pression, un piston de pompe délimitant la chambre de compression et qui est entraîné au moins suivant un mouvement de translation axial par un axe d'entraînement rotatif par l'intermédiaire d'une transmission à came, et qui génère par son mouvement de translation, une pression d'injection dans la chambre de compression de la pompe, un canal de carburant susceptible d'être relié à la chambre de compression de la pompe, une électro-vanne commandant le canal de carburant, électrovanne qui, lors de la course de transfert du piston avec ouverture du canal de carburant, détermine la fin du transfert et un dispositif de commande pour commander l'électrovanne, une pression résiduelle étant maintenue dans la chambre de compression de la pompe après la fin du transfert, pression résiduelle inférieure à la pression d'injection mais qui évite tout soulèvement du piston de pompe par rapport à la transmission à came. On connaît une telle pompe d'injection de carburant selon le document DE 39 43 245 A Cette pompe d'injection de carburant comporte une chambre de compression de pompe qui peut être reliée à au moins une conduite de pression La chambre est délimitée par le piston de pompe Le piston de pompe est entraîné par un axe d'entraînement rotatif par l'intermédiaire d'une transmission à came, au moins suivant un mouvement axial de translation créant ainsi la pression d'injection dans la conduite de pression Un canal de carburant est relié à la chambre de travail de la pompe Ce canal est commandé par une électrovanne A un instant déterminé de la course de transfert effectuée par le piston de pompe, l'électrovanne se ferme et définit ainsi le début du transfert à haute pression par le piston de pompe. Pour terminer le transfert à haute pression du piston de pompe, on ouvre l'électrovanne et du carburant peut sortir de la chambre de compression à travers le canal de carburant L'instant de fermeture et d'ouverture de l'électrovanne est défini par un dispositif de commande Après la fin du transfert défini par l'ouverture de l'électrovanne, cette électrovanne est commandée de manière cadencée pour l'ouverture et la fermeture, pour maintenir dans la chambre de compression de la pompe une pression résiduelle inférieure à la pression d'injection Cette pression résiduelle évite que du fait de son inertie, le piston de la pompe ne se soulève de l'entraînement à came à la fin du transfert et qu'il n'y ait plus alors d'association précise entre le piston de la pompe et la position de rotation de l'axe d'entraînement Il faut pour cela que l'électrovanne soit fermée et ouverte suivant une alternance rapide, pour éviter que la pression résiduelle n'atteigne dans la chambre de compression de la pompe l'amplitude de la pression d'injection, car cela se traduirait par une injection non voulue La fréquence à laquelle l'électrovanne sera fermée et ouverte en alternance est toutefois limitée par son inertie, ce qui ne permet pas d'éviter avec certitude qu'il ne règne une pression résiduelle trop élevée dans la chambre de compression de la pompe et qu'il n'y ait ainsi une injection accidentelle. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une pompe d'injection de carburant du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la chambre de compression est reliée au niveau de l'instant de la fin du transfert à une conduite de décharge, cette conduite étant munie d'un clapet de retenue de pression que la conduite de décharge libère lorsque dans la chambre de compression il règne une pression résiduelle inférieure à la pression d'injection. L'invention offre l'avantage que le clapet de retenue de pression maintient la pression résiduelle régnant dans la chambre de compression de la pompe, avec certitude en-dessous de la pression d'injection et que la dynamique de l'électrovanne n'a pas à satisfaire à des exigences particulières. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'électrovanne est de nouveau fermée après la fin du transfert, le piston de la pompe est guidé dans un alésage de cylindre et avant d'atteindre son point mort haut, le piston de pompe ouvre une liaison entre la chambre de compression et la conduite de décharge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la liaison entre la chambre de compression de la pompe et la conduite de décharge s'ouvre avant que l'électrovanne ne soit une nouvelle fois fermée après la fin du transfert. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le canal de carburant sert de conduite de décharge et l'électrovanne est prévue entre la chambre de compression et le clapet de retenue de pression. Ainsi, aucun moyen supplémentaire n'est à mettre en oeuvre pour le canal de décharge. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la chambre de compression est remplie de carburant par l'intermédiaire du canal de carburant lors de la course d'aspiration du piston de pompe et en ce qu'en parallèle au clapet de retenue de pression il est prévu un clapet anti-retour s'ouvrant vers la chambre de compression Cela permet de remplir la chambre de compression de la pompe pendant la course d'aspiration du piston de pompe à travers le canal de carburant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la conduite de pression comporte un clapet de pression qui s'ouvre lorsqu'on atteint la pression d'injection et qui comporte un point d'étranglement ouvert en permanence. Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés aux dessins et seront décrits ci- après Ainsi la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'une pompe d'injection de carburant, la figure 2 a est un graphique de la course du piston de la pompe en fonction de l'angle de rotation d'un axe d'entraînement, la figure 2 b montre un diagramme associé au diagramme précédent et correspondant à la commande de l'électrovanne, la figure 2 c montre un diagramme associé aux diagrammes précédents et correspondant à la pression régnant dans la chambre de compression de la pompe, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un second exemple de réalisation d'une pompe d'injection de carburant, la figure 4 a montre la courbe de la course du piston de la pompe en fonction de l'angle de rotation de l'axe d'entraînement, la figure 4 b montre une courbe associée à la courbe précédente et correspondant à la commande de l'électrovanne, la figure 4 c montre une courbe associée aux courbes précédentes et représentant la pression régnant dans la chambre de compression de la pompe. Description des exemples de réalisation Une pompe d'injection de carburant représentée en coupe longitudinale fortement simplifiée à la figure 1, destinée à des moteurs à combustion interne, se compose d'un corps de pompe 10 avec une chemise de cylindre 12 recevant dans son alésage 13 un piston de pompe 14 servant en même temps de distributeur et exécutant à la fois un mouvement axial alternatif et un mouvement de rotation Le piston de pompe 14 est entraîné par l'axe d'entraînement 17 par l'intermédiaire d'une transmission à came 16 Cet axe tourne en synchronisme par rapport à la vitesse de rotation du moteur à combustion interne alimenté par cette pompe d'injection La transmission à came 16 n'est représentée que de manière schématique à la figure 1; elle comporte de façon connue un embrayage à griffes assurant la liaison solidaire en rotation du piston de pompe 14 et de l'axe d'entraînement 17 En outre, la transmission à came 16 comporte un disque à cames frontales 18 relié au piston de pompe 14 Ce disque est poussé contre un galet 20 porté par un anneau à galet par un ressort de compression non représenté. L'anneau à galet est maintenu dans le corps 10 de la pompe La face frontale du piston de pompe 14 ainsi que la chemise de cylindre 12 délimitent une chambre de compression de pompe 21 qui peut être reliée par un canal de carburant 22 au volume intérieur 24 de la pompe d'injection de carburant Le volume intérieur 24 reçoit du carburant fourni par une pompe d'alimentation 26 entraînée par l'axe d'entraînement 17 et provenant d'un réservoir 28. Le piston de pompe 14 comporte une rainure longitudinale 30 partant de sa face frontale Pour une position de rotation correspondante du piston de pompe cette rainure établit une liaison entre la chambre de travail 21 de la pompe et l'une des diverses conduites de pression 32 Une soupape de pression 33 équipe chacune des conduites de pression 32 Lorsqu'une certaine pression est atteinte, cette soupape de pression libère la conduite de pression 32 Les conduites de pression 32 aboutissent aux injecteurs 36 du moteur à combustion interne, à travers la chemise de cylindre 12, le corps de pompe 10 ainsi que les conduites d'injection 34. Un canal de carburant 22 équipé d'une électrovanne 38, relie la chambre de travail 21 de la pompe au volume intérieur 24 L'électrovanne 38 comporte un organe d'obturation 40 coopérant avec un siège de soupape 42 réalisé dans la chemise de cylindre 12 ou dans le corps d'électrovanne L'organe d'obturation 40 est actionné par un électro-aimant 44 commandé par un dispositif de commande 46 Le dispositif de commande 46 commande l'électrovanne 38 selon les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne comme par exemple la charge, la vitesse de rotation, la température, etc Le point de fermeture et d'ouverture de 1 'électrovanne 38 commandé par le dispositif de commande 46, définit le début et la fin du transfert à haute pression du carburant par le piston de pompe 14 L'électrovanne 38 est ouverte en l'absence de courant; elle est fermée lors du passage du courant. L'électrovanne 38 est ouverte pour la course d'aspiration du piston de pompe 14 pour permettre au carburant de passer du volume intérieur 24 dans la chambre de compression 21 à travers le canal de carburant 22 A un instant déterminé de la course de transfert du piston de pompe 14, l'électrovanne 38 est fermée par le passage du courant fourni par le dispositif de commande; la chambre de compression 21 de la pompe est ainsi séparée du volume intérieur 24 et il s'établit une haute pression du fait du mouvement linéaire du piston de pompe 14 Pour une certaine position de rotation du piston de pompe 14, la conduite de pression 32 est reliée à la chambre de compression 21 par la rainure longitudinale 30 et lorsqu'on atteint la pression d'injection, la soupape de pression 33 s'ouvre et du carburant alimente les injecteurs 36 Le dispositif de commande 46 ouvre l'électrovanne 38 à un instant déterminé de la course de transfert du piston de pompe 14 en coupant le courant électrique; le carburant peut alors revenir dans le volume intérieur 24 à partir de la chambre de compression 21 de la pompe à travers le canal de carburant 22 et le transfert à haute pression est ainsi terminé La quantité de carburant effectivement transférée par le piston de pompe 14 sous haute pression ne représente qu'une fraction de la quantité de carburant qu'il est possible de transférer pendant toute la course de transfert du piston de la pompe. Mais, l'électrovanne 38 peut être déjà fermée avant le début de la course de transfert du piston 14 si bien que le début de la course de transfert du piston est en même temps également le début de l'injection et l'électrovanne 38 détermine par l'ouverture du canal de carburant 22 seulement la fin du transfert à haute pression c'est-à-dire la fin de l'injection Dans un tel cas, la variation du temps d'injection peut être commandée par un dispositif de réglage d'injection, supplémentaire, par exemple un dispositif mécanique. Dans le cas du premier exemple de réalisation représenté à la figure 1, le piston de pompe 14 présente à la périphérie une rainure annulaire 48 reliée à la rainure longitudinale 30 Une conduite de décharge 50 part de l'alésage cylidnrique 13 Cette conduite est munie d'un clapet de retenue de pression 52 qui s'ouvre à une pression plus faible que la pression d'injection La disposition de la conduite de décharge 50 ainsi que de la rainure annulaire 48 sont choisies l'une par rapport à l'autre pour établir la liaison entre la chambre de compression 21 de la pompe et la conduite de décharge 50 avant que le piston de pompe 14 n'ait atteint son point mort haut. La figure 2 a montre la courbe représentant la course du piston de pompe 14 en fonction de l'angle de rotation de l'axe d'entraînement 17 Peu après que la liaison de la conduite de décharge 50 ait été commandée dans le sens de l'ouverture, l'électrovanne 38 est une nouvelle fois fermée par le dispositif de commande 46 si bien que le carburant ne peut passer de la chambre de compression 21 de la pompe que par la conduite de décharge 50 La commande de l'électrovanne 38 en fonction de l'angle de rotation de l'axe d'entraînement 17 est représentée par la courbe de la figure 2 b Comme indiqué à la figure 2 c, la soupape de retenue de pression 52 maintient une pression résiduelle dans la chambre de compression 21 qui freine le piston de pompe 14 avant que celui-ci n'atteigne son point mort haut On évite ainsi que le galet 20 du piston de pompe 14 ne décolle du disque à cames frontales 18 La pression résiduelle peut être de l'ordre de 20 à 40 bars Après que le piston de pompe 14 a atteint son point mort haut, on ouvre de nouveau l'électrovanne 38 pour la course d'aspiration suivante. Les figures 3 et 4 montrent un second exemple de réalisation d'une pompe d'injection de carburant La structure de base de la pompe d'injection de carburant selon le second exemple de réalisation, est identique à celle du premier exemple de réalisation La chambre de compression 121 de la pompe, délimitée par le piston de pompe 114 dans l'alésage 113, peut être reliée par une liaison commandée par l'électrovanne 138 au canal de carburant 122 débouchant dans le volume intérieur 124 Entre l'électrovanne 138 et le canal de carburant 122 ou dans le canal 122 on a un clapet de retenue de pression 152 libérant la liaison entre la chambre de compression 121 de la pompe et le volume intérieur 124, l'électrovanne 138 étant ouverte, lorsque la pression résiduelle dépasse une certaine valeur En parallèle au clapet de retenue de pression 152, on peut avoir un clapet d'arrêt 154 qui s'ouvre dans la direction opposée du clapet de retenue de pression 152 c'est-à-dire vers la chambre de travail 121 de la pompe. L'électrovanne 138 est ouverte pour la course d'aspiration du piston de pompe 114, si bien que du carburant est aspiré dans le volume intérieur 124 à travers le canal de carburant 122 et le clapet d'arrêt 154 dans la chambre de compression 121 de la pompe A un certain instant pendant la course de transfert du piston de pompe 114, l'électrovanne 138 est fermée et la chambre de compression 121 est coupée du volume intérieur 124; il s'établit alors une haute pression dans la chambre de compression 121 de la pompe Pour une certaine position de rotation du piston de pompe 114, la chambre de compression 121 est reliée à la conduite de pression 132 et lorsqu'on atteint la pression d'injection, la soupape de pression 133 s'ouvre et du carburant est fourni à haute pression aux injecteurs 136 du moteur à combustion interne A un certain instant de la course de transfert du piston de pompe 114, l'électrovanne 138 est ouverte si bien que le carburant peut s'écouler de la chambre de compression 121 à travers la soupape de retenue de pression 152 dans le volume intérieur 124, ce qui termine le transfert de carburant à haute pression Le clapet d'arrêt 154 est sollicité dans le sens de la fermeture par la pression résiduelle régnant dans la chambre de compression 121 de la pompe et ainsi il est fermé La pression résiduelle maintenue dans la chambre de compression 121 freine le piston de pompe 114 avant qu'il n'atteigne son point mort haut Dans le second exemple de réalisation, il n'est pas nécessaire d'avoir une conduite de décharge particulière car le canal de carburant 122 sert de conduite de décharge De plus, il n'y a pas de commande particulière pour refermer l'électrovanne 138 après la fin du transfert Si la chambre de compression 121 de la pompe est alimentée lors de la course d'aspiration du piston 114, en carburant par une conduite d'aspiration commandée par le piston de la pompe, l'organe d'obturation de il 1 'électrovanne 138 peut lui-même être en forme de clapet de retenue de pression. Le clapet de pression 133 sert à séparer la chambre de compression 121 de la pompe et les injecteurs 136 du moteur à combustion interne pour assurer que les gaz de combustion ne puissent passer par les injecteurs 136 dans la chambre de compression 121 Le clapet de pression 133 comporte un organe d'obturation 156 poussé par un ressort 158 dans le sens de la fermeture vers la chambre de compression 121 de la pompe et appuyé contre un siège de soupape L'organe d'obturation 156 peut alors être en forme de clapet de décharge de pression, connu, et avoir par exemple un perçage d'étranglement 162 ouvert en permanence Le clapet de pression 133 s'ouvre lorsque la pression d'injection est atteinte dans la chambre de compression 121 de la pompe; l'organe d'obturation 158 se soulève alors par rapport au siège de soupape 160 contre la force du ressort 162 La pression résiduelle maintenue après la fin du transfert par le clapet de retenue de pression 152 dans la chambre de compression 121 de la pompe, est appliquée par l'intermédiaire du perçage d'étranglement 162 de l'organe d'obturation 156 du clapet de pression 133 également aux injecteurs 136, en évitant ainsi que les gaz de combustion puissent ouvrir les injecteurs 136 et qu'ils puissent passer dans la chambre de compression 121 La réalisation décrite ci-dessus de la soupape de pression peut également s'appliquer à une pompe d'injection de carburant correspondant au premier exemple de réalisation. REVENDICATIONS 1) Pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne, comportant une chambre de compression ( 21, 121) susceptible d'être liée à au moins une conduite de pression ( 32, 132), un piston de pompe ( 14, 114) délimitant la chambre de compression et qui est entraîné au moins suivant un mouvement de translation axiale par un axe d'entraînement rotatif ( 17) par l'intermédiaire d'une transmission à came ( 16), et qui génère par son mouvement de translation, une pression d'injection dans la chambre de compression ( 21, 121) de la pompe, un canal de carburant ( 22, 122) susceptible d'être relié à la chambre de compression ( 21, 121) de la pompe, une électro-vanne ( 38, 138) commandant le canal de carburant ( 22, 122), électrovanne qui, pour la course de transfert du piston ( 14, 114) avec ouverture du canal de carburant, détermine la fin du transfert et un dispositif de commande ( 46) pour commander l'électrovanne ( 38, 138), une pression résiduelle étant maintenue dans la chambre de compression ( 21, 121) de la pompe après la fin du transfert, pression résiduelle inférieure à la pression d'injection mais qui évite tout soulèvement du piston de pompe ( 14, 114) par rapport à la transmission à came ( 16), pompe caractérisée en ce que la chambre de compression ( 21, 121) est reliée au niveau de l'instant de la fin du transfert à une conduite de décharge ( 50, 122), cette conduite étant munie d'un clapet de retenue de pression ( 52, 152) que la conduite de décharge ( 50, 122) libère lorsque dans la chambre de compression ( 21, 121) il règne une pression résiduelle inférieure à la pression d'injection. 2) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrovanne ( 38) est de nouveau fermée après la fin du transfert, le piston ( 14) de la pompe est guidé dans un alésage de cylindre ( 13) et avant d'atteindre son point mort haut, le piston de pompe ( 14) ouvre une liaison entre la chambre de compression ( 21) et la conduite de décharge ( 50). 3) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que la liaison entre la chambre de compression ( 21) de la pompe et la conduite de décharge ( 50) s'ouvre avant que l'électrovanne ( 38) ne soit une nouvelle fois fermée après la fin du transfert. 4) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de carburant ( 121) sert de conduite de décharge et l'électrovanne ( 138) est prévue entre la chambre de compression ( 121) et le clapet de retenue de pression ( 152). ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 4, caractérisée en ce que la chambre de compression ( 121) est remplie de carburant par l'intermédiaire du canal de carburant ( 122) lors de la course d'aspiration du piston de pompe ( 114) et en ce qu'en parallèle au clapet de retenue de pression ( 152) il est prévu un clapet anti-retour ( 154) s'ouvrant vers la chambre de compression ( 121). 6) Pompe d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite de pression ( 32, 132) comporte un clapet de pression ( 33, 133) qui s'ouvre lorsqu'on atteint la pression d'injection et qui comporte un point d'étranglement ( 162) ouvert en permanence.