Brevet FR2681910A1 — publié le 19930402

i Pompe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne dont les orifices de sortie du perçage de commandes sont décalés chaque fois d'un côté d'un plan de référence passant par l'axe du piston de pompe". L'invention concerne une pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne, pompe comportant au moins un piston de pompe mobile suivant un mouvement alternatif dans un alésage d'une10 chemise de cylindre placée dans un corps de pompe d'injection de carburant et délimitant une chambre de travail, piston ayant sur sa surface enveloppe au moins deux cavités de commande diamétralement opposées, reliées par un canal à la chambre de15 travail de la pompe, cavité qui comporte une arête de commande inclinée d'un angle déterminé par rapport à l'axe du piston de la pompe, et un tiroir annulaire réglable sur le piston de pompe à l'intérieur d'une chambre basse pression remplie de carburant, ce tiroir ayant des perçages de commande traversant sa paroi et associés chacun à l'une des cavités de commande, ces perçages de commande étant commandés à l'ouverture, pendant la course du piston de pompe par les arêtes de commande inclinées, et étant situés dans une partie de diamètre élargie de l'alésage de la chemise de cylindre qui constitue une partie de la chambre basse pression, cette partie élargie ayant une ouverture latérale située transversalement à l'axe du piston, ouverture qui est reliée à l'autre partie de la chambre basse pression par la partie élargie, le tiroir annulaire étant logé dans la partie élargie, laquelle entoure le tiroir annulaire à la manière d'une coquille. On connait une telle pompe d'injection de carburant selon le Document DE-C-37 66 33 13 Dans cette pompe, on règle le débit du refoulement ainsi que la fin du refoulement par un distributeur annulaire coulissant axialement sur le piston de pompe Une arête frontale du distributeur annulaire commande le début du refoulement (ou de transfert) de carburant lorsque la cavité de commande du piston de pompe pénètre dans le distributeur annulaire; un perçage de commande radial, prévu dans le distributeur annulaire commande la fin du tansfert avec l'arête de commande de la rainure inclinée, tournée vers la chambre de travail de la pompe En particulier dans le cas de pompes d'injection de carburant travaillant avec une pression d'injection élevée, au moment de la commande d'ouverture et de fermeture des perçages de commande, il arrive que du carburant sorte de la chambre de travail de la pompe pour passer dans la chambre d'aspiration de la pompe d'injection, entourant le distributeur de commande et y forme des cavités de carburant (bulles de vapeur) Celles-ci provoquent une dépression à l'endroit de leur formation dans le flux de carburant, du fait de l'inertie du carburant, si bien qu'à cet instant, la pression du carburant chute en-dessous de la pression de vapeur Pendant la course d'aspiration du piston de pompe, les bulles de vapeur sont de nouveau aspirées de la chambre d'aspiration de la pompe d'injection dans les perçages de commande Les bulles sont alors entraînées par le courant et implosent au contact d'une paroi solide Pendant un court instant, cela crée un dard de liquide, pointu, d'énergie extrêmement élevée (effet de charge creuse) qui peut provoquer un enlèvement de matière et par suite des endommagements (destructions par effet de cavitation) au niveau de la pompe d'injection de carburant Dans ces conditions, pour arriver à un fonctionnement fiable pour la durée de vie d'une pompe d'injection de carburant fonctionnant à une pression de carburant très élevée, il est nécessaire d'éviter ou de limiter les destructions par cavitation évoquées ci-dessus. Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet une pompe d'injection de carburant correspondant au type défini ci-dessus et caractérisée en ce que les orifices de sortie des perçages de commande dans la chambre basse pression sont décalés diamétralement chaque fois d'un côté d'un plan de référence passant par l'axe du piston de pompe, ce plan de référence coupant perpendi- culairement le plan de symétrie de la partie de diamètre élargie et passant par l'axe du piston de pompe. La pompe d'injection de carburant selon l'invention offre l'avantage d'éviter des destructions par cavitation ou du moins de les limiter localement à des emplacements de grande résistance comme par exemple des parties de pompe dont la surface a été traitée La puissante chute de pression dans la section la plus étroite de l'intervalle de commande de fin d'opération évite un retour des bulles de vapeur formées entre le perçage de commande et l'arête de commande de la cavité de commande coopérant avec ce perçage, les bulles passant de la chambre d'aspiration dans le perçage de commande, et permet au jet de fin de commande de sortir pratiquement sans difficultés suivant sa direction naturelle de direction; le jet de fin de commande dispose d'un trajet aussi grand que possible jusqu'à ce qu'il arrive sur la paroi en forme de niche de la chemise du cylindre Ce résultat s'obtient par une disposition des perçages de commande, inclinée dans l'espace, dans le tiroir annulaire; cela crée un jet de fin de commande libre allongé, dans l'espace jusqu'à l'arrivée sur une paroi de la pompe d'injection de carburant après sa sortie du tiroir annulaire Le jet de fin de commande qui se développe dans la direction naturelle de jet renforce en outre l'opération de décharge en pression dans la chambre à haute pression, car le carburant de fin de commande peut S 'écouler librement, déchargeant rapidement la pression régnant dans la chambre de travail de la pompe et dans la conduite d'injection, ce qui permet à l'injecteur de se fermer plus rapidement. L'écoulement régulier du carburant au niveau du tiroir annulaire correspond à un écoulement laminaire du carburant, ce qui évite les turbulences qui auraient pour conséquence une plus grande perte de charge du carburant ou encore l'envoi de bulles de vapeur sur la paroi du boîtier Pour éviter l'arrivée du jet de fin de commande sur la paroi de la chambre d'aspiration ou l'implosion des bulles de vapeur dans le perçage de l'élément de boîtier qui est en alliage d'aluminium, les perçages de commande sont tournés par rapport à la position médiane en étant basculés hors du plan radial du piston de pompe et les axes des perçages sont décalés dans le sens radial du piston de pompe Cela permet au jet de fin de commande de se déployer sans obstacle, de sorte que le carburant de fin de commande n'arrive que sur la paroi de niche de la chemise du cylindre en acier traité et limite à cette zone, l'effet résiduel de cavitation. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière détaillée à l'aide de trois exemples de réalisation représentés aux dessins annexés Ainsi: la figure 1 est une coupe longitudinale d'unè partie de pompe d'injection de carburant. la figure 2 est une coupe du distributeur annulaire selon l'axe médian des perçages de commande d'un premier exemple de réalisation, ces perçages de commande ayant été tournés à partir de leur position initiale perpendiculaire à un plan de symétrie du distributeur annulaire qui reçoit l'axe du piston de pompe. la figure 3 est une coupe d'un distributeur annulaire selon un second exemple de réalisation, coupe faite le long de l'axe médian des perçages de commande maintenant tournés et décalés. la figure 4 montre un autre exemple de réalisation analogue à celui de la figure 3, dans lequel les perçages de commande ont été tournés d'un angle plus important qu'à la figure 3. la figure 5 est une vue schématique des différents tracés de perçages de commande applicables aux figures 2 à 4 dans un plan passant par l'axe du piston de pompe. Description: La figure 1 montre une partie d'une pompe d'injection de carburant, connue, et développée selon l'invention Un corps de pompe 1 loge une chemise de cylindre 2 avec un alésage 3 qui reçoit de manière coulissante un piston de pompe 4 entraîné dans son mouvement axial par un arbre à came non représenté Le piston 4 définit dans l'alésage 3 une chambre de travail 5 de la pompe La chambre de travail 5 est reliée à un injecteur 9 par une conduite d'injection 8 munie d'un clapet de pression 7 La chemise de cylindre 2 comporte une cavité cylindrique 10 ouverte latéralement vers une chambre basse pression 12 et entourant ainsi à la manière d'une coquille, un distributeur annulaire 11 coulissant dans la cavité , axialement sur le piston de pompe 4 Ce distributeur annulaire 11 pénètre par une entretoise 13, en saillie à sa périphérie, radialement dans une rainure longitudinale 14 de la chemise de cylindre 2 au niveau de la cavité 10, ce qui le bloque en rotation. En outre, le tiroir annulaire 11 comporte une arête frontale inférieure 18 et une cavité 15 réalisée dans sa périphérie Cette cavité reçoit une tête en forme de rotule prévue sur l'un des bras 17 d'un levier 16 à deux bras, monté pivotant dans le boîtier, ce qui permet de faire coulisser axialement le tiroir annulaire 11 sur le piston de pompe 4. De plus, le tiroir annulaire 11 comporte deux perçages de commande 20 disposés radialement et de manière diamétralement opposée (figure 2) A ces perçages sont associées des rainures inclinées 22 symétriques par rapport à l'axe et usinées dans la surface enveloppe du piston de pompe 4 pour constituer des cavités de commande 21 Ces rainures inclinées font un certain angle par rapport à l'axe longitudinal du piston de pompe 4 et sont définies par un fond de rainure 23 plat ainsi que deux arêtes de commande parallèles et inclinées; parmi celles-ci, l'arête de commande supérieure 25 est proche de la chambre de travail 5 de la pompe et l'autre arête de commande 26, inférieure, est éloignée de cette chambre 25 Un perçage transversal 27 traverse radialement le piston de pompe 4 au milieu du fond 23 des rainures inclinées 22 Un perça- ge borgne 28 réalisé dans l'axe du piston de pompe 4 et partant de la chambre de travail 5 de la pompe, débouche dans ce perçage transversal 27 Ce perçage borgne forme un canal 29 entre les cavités de commande 21 et la cham- bre de travail 5 de la pompe Le piston de pompe 4 est guidé solidement en rotation par une surface de guidage 31 prévue sur sa partie 32 sortant de la chemise de cy- lindre 2; les rainures inclinées 22 et les perçages de commande 20 étant située de part et d'autre d'un plan de symétrie 33 passant par l'axe du piston de pompe et le milieu de la rainure longitudinale 14 de la chemise de cylindre 2, de la cavité 10 de la chemise 2 formant une partie de plus grand diamètre 34. La figure 2, qui est une coupe du tiroir annu- laire 11 le long des perçages de commande 20 selon le premier exemple de réalisation montre la position selon l'invention des perçages de commande 20 dans le tiroir annulaire 11 Les perçages de commande 20 ont un axe com- mun situé dans le plan radial de l'axe du piston de pompe et qui est tourné d'un certain angle (y) par rapport à sa position initiale à l'équerre par rapport au plan de sy- métrie 33 de la partie de plus grand diamètre 34 Cet an- gle y déterminé est de préférence compris entre 60 à 30 . Les axes des perçages de commande 20 coupent ainsi l'axe du piston de pompe et leurs orifices de sortie 37 du ti- roir annulaire 11 sont décalés de part et d'autre d'un plan de référence 35 passant par l'axe du piston de pom- pe Ce plan de référence coupe perpendiculairement le plan de symétrie 33 contenant l'axe du piston de pompe et correspondant à la partie de diamètre augmentée 34. La figure 3 montre un autre exemple de réalisa- tion dans une vue analogue à celle de la figure 2 Dans cet exemple, les perçages de commande 20 sont tournés par rapport à leur position initiale comme dans l'exemple de réalisation de la figure 2 et en outre ces perçages sont décalés l'un par rapport à l'autre par rapport au plan de référence 35 Du côté du décalage de leur sortie 37 du tiroir annulaire 11, les axes des perçages de commande 20 passent à côté de l'axe du piston de pompe, par rapport au plan de référence 35, en direction de la chambre basse pression 12. De façon analogue aux figures 2 et 3, le troi- sième exemple de réalisation représenté à la figure 4 se distingue de celui de la figure 3 uniquement par le fait que les perçages de commande 20 sont tournés par rapport au plan de référence 35 d'un angle plus important et les axes des perçages de commande 20 passent à côté de l'axe du piston de pompe, non pas du côté correspondant au dé- calage de leur point de sortie 37 mais du côté opposé du plan de référence 35 Les axes des perçages de commande coupent l'axe qui relie leur point de passage 38 dans la paroi intérieure 39 du tiroir annulaire 11, en projec- tion sur le plan radial de l'axe du piston de pompe, sui- vant un angle a compris entre 6 et 30 * Les perçages de commande 20 tournés par rapport à leur position normale sont avantageusement décalés aussi loin que possible du plan de référence 35 et partent sensiblement de manière tangentielle du perçage intérieur 39 du tiroir annulaire Il pour garantir que le jet de fin de commande, sortant des perçages de commande 20, rencontre la paroi traitée de la chemise de cylindre 2 malgré un trajet aussi long que possible du jet de fin de commande jusqu'à son arri- vée sur la paroi de la chemise de cylindre 2. La figure 5 montre trois variantes de diffé- rents tracés des perçages de commande 20 dans le tiroir annulaire 11 rapporté à un plan passant par l'axe du pis- ton de pompe, et applicable aux réalisations des figures 2 à 4 En plus d'une position située dans un plan radial du piston de pompe 4, les perçages de commande 20 sont tournés d'un certain angle (G) par rapport au plan radial du piston de pompe 4, dans les deux directions, autour du point d'intersection 38 des axes des perçages de commande à travers la paroi intérieure 39 du tiroir annulaire 11; les axes des perçages se coupent sur l'axe du piston de pompe Cet angle (f) est de préférence compris entre + 100 à + 30 ou -100 à -30 . La pompe d'injection de carburant selon l'in- vention fonctionne comme suit: lorsque le piston de pom- pe est à son point mort bas, les cavités de commande 21 sont libérées et le carburant peut passer de la chambre basse pression 12 à la chambre de travail 5 de la pompe à travers le canal 29 Pendant la course de refoulement ou de transfert du piston de pompe 4, l'arête de commande inférieure 26 de la cavité de commande 21 du piston de pompe 4 pénètre dans le tiroir annulaire 11 Dès que cet- te arête de commande 26 a passé sur l'arête frontale 18 du tiroir annulaire 11 et a fermé le canal 29 qui relie la chambre 5 de la pompe à la chambre basse pression 12, il peut s'établir dans la chambre 5 de la pompe la pres- sion nécessaire à l'injection; cette pression ouvre le clapet de pression 7 et l'injecteur 9 commence l'injec- tion Ce refoulement ou transfert à haute pression se poursuit jusqu'à ce que l'arête de commande supérieure 25 de la cavité de commande 21 ait atteint le perçage de commande 20 du tiroir annulaire 11 et que le carburant à haute pression sorte de cette section d'ouverture de la chambre de travail 5 de la pompe et du canal 29; la chu- te de pression qui en résulte provoque de nouveau la fer- meture du clapet de pression 7 et l'injecteur 9 arrête l'injection. Au cours de la poursuite de la course de transfert du piston de pompe 4 jusqu'à son point mort haut, le carburant passe de nouveau de la chambre de travail de la pompe par le canal 29, les cavités de commande 21 et les perçages de commande 20 pour revenir dans la chambre basse pression 12 L'instant du refoulement à haute pression est déterminé par la position axiale du tiroir annulaire 11 sur le piston de pompe 4 alors que la position de rotation du piston de pompe 4 par rapport au tiroir annulaire 11 à l'aide des rainures inclinées 22 règle la quantité de carburant refoulée Par rapport à la disposition à l'équerre des perçages de commande 20 par rapport au plan de symétrie 33 des pompes d'injection de carburant, connues, qui, du fait du trajet court du jet de fin de commande des perçages 20 jusqu'à l'arrivée sur la paroi de la chemise de cylindre 2 détériorent par effet de cavitation, la paroi de la chemise de cylindre 2 et du fait de la géométrie des rainures inclinées 22 par rapport aux perçages de commande 20 du corps de pompe 1 adjacent à la chemise de cylindre 2, la pompe d'injection de carburant selon l'invention offre l'avantage que la position des perçages de commande 20 selon l'invention, dans le distributeur annulaire 11 réduit les détériorations par effet de cavitation sur le corps de pompe 1 et la chemise de cylindre 2 par le carburant sortant à haute pression des perçages de commande 20 Cela supprime non seulement le risque de formation de cavités dans le carburant par chute de pression et formation de vapeur, mais évite également toute implosion au niveau de la paroi 1 du corps de pompe Du fait du trajet allongé du jet de fin de commande sortant des perçages de commande 20 et leur arrivée tangentielle sur la paroi de la chemise 2 du cylindre, il y a un effet d'élimination par rinçage des cavités de carburant au niveau des parties exposées de la paroi, ce qui évite un retour des cavités à partir de la chambre basse pression 12 Il est ainsi possible de supprimer les effets de cavitation ou de limiter l'ampleur des effets inévitables de la cavitation à des zones des pièces réalisées dans des matériaux à plus forte résistance à l'effet de cavitation. REVENDICATIONS 1 ) Pompe d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne, pompe comportant au moins un piston de pompe ( 4) mobile suivant un mouvement alternatif dans un alésage ( 3) d'une chemise de cylindre ( 2) placée dans un corps ( 1) de pompe d'injection de carburant et délimitant une chambre de travail ( 5), piston ayant sur sa surface enveloppe au moins deux cavités de commande ( 21) diamétralement opposées, reliées par un canal ( 29) à la chambre de travail ( 5) de la pompe, cavité qui comporte une arête de commande ( 25, 26) inclinée d'un angle déterminé par rapport à l'axe du piston ( 4) de la pompe, et un tiroir annulaire ( 11) réglable sur le piston de pompe ( 4) à l'intérieur d'une chambre basse pression ( 12) remplie de carburant, ce tiroir ayant des perçages de commande ( 20) traversant sa paroi et associés chacun à l'une des cavités de commande ( 21), ces perçages de commande étant commandés à l'ouverture, pendant la course du piston de pompe, par les arêtes de commande ( 25, 26) inclinées, et étant situé dans une partie de diamètre élargie ( 34) de l'alésage ( 3) de la chemise de cylindre ( 2) qui constitue une partie de la chambre basse pression ( 12), une ouverture latérale située transversalement à l'axe du piston, ouverture qui est reliée à l'autre partie de la chambre basse pression ( 12) par la partie de diamètre élargie ( 34), le tiroir annulaire ( 11) étant logé dans la partie de diamètre élargie ( 34) laquelle entoure le tiroir annulaire ( 11) à la manière d'une coquille, pompe caractérisée en ce que les orifices de sortie ( 37) des perçages de commande ( 20) dans la chambre de basse pression ( 12) sont décalés diamétralement chaque fois d'un côté d'un plan de référence ( 35) passant par l'axe du piston de pompe, et ce plan de référence ( 35) coupant perpendiculairement le plan de symétrie ( 33) de la partie de diamètre élargie ( 34) et passant par l'axe du piston de pompe. ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le décalage des sorties correspond au sens de rotation avec un angle aigu (Y) entre un plan radial du piston de pompe ( 4) et les arêtes de commande inclinées ( 25, 26). 3 ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les perçages de commande ( 20) ont un axe commun qui coupe l'axe du piston de pompe. ) Pompe d'injection selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) sont situés dans un plan commun passant par l'axe du piston de pompe et ces axes se coupent dans le plan commun suivant un angle de coupe (B) au niveau de l'axe du piston de pompe. ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 4, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) sont de préférence dirigés dans le sens montant vers la chambre de pompe ( 5). 6 C) Pompe d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) passent à côté de l'axe du piston de pompe. ) Pompe d'injection selon la revendication 6, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) coupent le plan radial de l'axe du piston de pompe suivant un angle de coupe déterminé (p) - ) Pompe d'injection selon les revendica- tions 6 et 7, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) sont dirigés de préférence dans le sens montant vers la chambre de travail ( 5) de la pompe. ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 6, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) passent à côté de l'axe du piston de pompe, du même côté que celui du décalage de leur sortie ( 37), par rapport au plan de référence ( 35). ) Pompe d'injection de carburant selon les revendications 5 à 8 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que les angles de coupe (S) des axes des perçages de commande ( 20) sont égaux. 11 ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'angle de coupe (f) des axes des perçages de commande ( 20) par le plan radial du piston de pompe ( 4) est de préférence compris entre + 10 et 300 ou -10 et -300. ) Pompe d'injection de carburant selon les revendications 6 à 9 prises dans leur ensemble, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) coupent l'axe qui relie leur point de passage ( 38) dans la paroi intérieure ( 39) du tiroir annulaire ( 11), en projection sur le plan radial de l'axe du piston de pompe, suivant un angle (a) compris entre 6 et 300. 13 ) Pompe d'injection selon les revendications 3 et 6, caractérisée en ce que les axes des perçages de commande ( 20) coupent le plan de référence ( 35), en projection sur le plan radial de l'axe du piston de pompe, de préférence suivant un angle (Y) compris entre 60 et 30 4).