Brevet FR2681102A1 — publié le 19930312

i Pompe d'injection de carburant pour un moteur à deux temps La présente invention concerne une pompe d'in- jection de carburant qui, destinée à un moteur à deux temps, en particulier dans des machines-outils portables et guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne ou analogues, comporte un espace d'entraînement pneumatique qui est divisé par une membrane en un espace à impulsions soumis à la pression du carter de moteur et en un espace arrière, et un disque de membrane qui, retenant la membra- ne, est relié à un piston de pompe, lequel limite une cham- bre de pompage, de sorte qu'une impulsion de pression posi- tive dans l'espace à impulsions fait passer le disque de membrane et le piston de pompe relié à ce dernier, à l'en- contre de la force d'un ressort monté dans l'espace arriè- re, dans la chambre de pompage, de telle façon que du car- burant est injecté et que, lors de la course de retour du disque de membrane dans une position de départ déterminée par une butée, du carburant est aspiré dans la chambre de pompage. Des pompes d'injection de ce genre utilisent la pression dans le carter de moteur pour leur entraînement. Au cours du mouvement de descente du piston en direction du point mort inférieur il s'établit dans le carter de moteur une surpression, alors que durant le mouvement ascendant subséquent du piston la pression dans le carter de moteur chute jusqu'à devenir une dépression En présence d'une surpression dans l'espace à impulsions le piston de pompe plonge par l'intermédiaire du disque de membrane dans la chambre de pompage, permettant ainsi à du carburant d'être injecté dans la chambre de combustion du moteur à deux temps En présence d'une dépression le piston de pompe re- tourne, sous l'action du ressort, dans sa position de dé- part déterminée par la butée La course du piston de pompe ainsi effectuée est directement proportionnelle à la quan- tité de carburant injectée. Il est connu de produire, dans le cas d'un mo- teur thermique froid, dans la chambre de combustion un mé- lange fortement enrichi qui est ensuite, après la phase de mise en température du moteur, appauvri de façon à obtenir un mélange optimal. Or la présente invention a pour but de perfecti- onner une pompe d'injection de carburant du genre défini plus haut de telle manière que la quantité de carburant injectée puisse être adaptée, aisément et de façon fiable, à la température de fonctionnement du moteur thermique. Ce but est atteint, en ce qui concerne une pompe d'injection de carburant qui, destinée à un moteur à deux temps, en particulier dans des machines-outils portables et guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne ou analogues, comporte un espace d'entraînement pneumatique, lequel est divisé par une membrane en un espace à impul- sions soumis à la pression du carter de moteur et en un espace arrière, et un disque de membrane qui, retenant la membrane, est relié à un piston de pompe, lequel limite une chambre de pompage, de sorte qu'une impulsion de pression positive dans l'espace à impulsions fait passer le disque de membrane et le piston de pompe relié à ce dernier, à l'encontre de la force d'un ressort monté dans l'espace arrière, dans la chambre de pompage, de telle façon que du carburant soit injecté et que, lors de la course de retour du disque de membrane dans une position de départ détermi- née par une butée, du carburant est aspiré dans la chambre de pompage, selon l'invention par le fait que la butée est déplaçable, en fonction de la température, dans la direc- tion de la course du piston de pompe. Du fait que la butée se déplace, en fonction de la température, dans la direction de la course du piston de pompe, la course de retour du piston de pompe est réglée en fonction de la température, de telle sorte que la quantité de carburant aspirée chaque fois lors de la course de re- tour varie en fonction de la température A cet égard la butée est déplacée en fonction de la température de telle manière que durant la phase de mise en température, à mesu- re que la température de fonctionnement s'élève, la course de retour du piston de pompe se raccourcit et la quantité de carburant se trouve en conséquence réduite. De préférence, la butée est formée par un ruban bimétallique ou en métal à mémoire qui, au moins à l'une de ses extrémités, est maintenu solidaire du corps de pompe. Le bilame subit une variation de position proportionnelle à la température, alors que le métal à mémoire occupe, au- dessous d'une valeur limite, une première position et pas- se, au-delà de la valeur limite, brusquement dans une deu- xième position Le ruban métallique est maintenu solidaire du corps de pompe à ses deux extrémités, sa partie médiane formant la butée A cet égard il est avantageux que le ruban métallique puisse, avec sa partie formant butée, être déplacé à partir d'une position de repos, axialement par rapport à l'axe longitudinal médian du piston de pompe, dans les deux sens, le trajet de déplacement étant de pré- férence limité dans les deux sens par une butée respective. Le ruban métallique ainsi réalisé et disposé dans l'espace à impulsions est baigné par les gaz du carter de moteur amenés en vue de l'entraînement, de sorte que le couplage thermique entre le moteur thermique et le ruban métallique est obtenu aisément Au démarrage du moteur thermique les gaz amenés à l'espace à impulsions auront d'abord la tempé- rature ambiante, raison pour laquelle le ruban métallique reste dans sa position de repos o le mélange produit dans la chambre de combustion est enrichi A mesure que la tem- pérature de fonctionnement s'élève les gaz dans le carter de moteur se réchauffent de sorte que le ruban métallique se déplace brusquement (métal à mémoire) ou proportionnel- lement (bilame) en direction d'une butée et la course du piston de pompe diminue en même temps. Ce mode de construction assure en particulier dans le cas d'une forme de réalisation en tant que ruban bimétallique également un enrichissement plus important du mélange pour un démarrage à des températures négatives puisque la butée peut se déplacer en direction du corps de pompe de façon à agrandir la course du piston de pompe. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven- tion le ruban métallique est serré en place, par un organe de serrage fixé au corps de pompe et s'étendant sur la lon- gueur et la largeur du ruban, sur deux appuis prévus dans le corps de pompe, et, au niveau de la partie formant butée du ruban métallique, il est ménagé dans l'organe de serrage une fenêtre pour le passage d'une saillie, formant butée, du disque de membrane L'organe de serrage forme avantageu- sement la butée destinée à limiter le trajet de déplace- ment. Ledit organe de serrage forme avantageusement la butée limitant le trajet de déplacement. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que le ruban métallique est disposé dans l'espace à impulsions. Afin de soustraire la commande de la course du piston de pompe en fonction de la température à d'autres influences il est prévu que le ressort monté dans l'espace arrière soit un ressort-lame dont les extrémités prennent appui dans des supports qui sont retenus dans un élément porteur commun et ce, de préférence, dans un cadre porteur. Les forces de soutien à absorber dans les supports sont ainsi transmises à l'élément porteur commun et n'ont pas besoin d'être absorbées par le corps de pompe De ce fait des variations de longueur du corps de pompe dues à des différences de température n'ont aucune influence sur le soutien du ressort-lame. Selon une autre caractéristique de l'invention l'un des support est déplaçable, par l'intermédiaire d'une vis de réglage vissée dans l'élément porteur, par rapport à l'autre appui dans la direction longitudinale de l'ensemble de ressorts-lames. Une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion consiste en ce que la butée limitant la course du pis- ton de pompe est un élément en matière dilatable, en parti- culier un composite cire-matière dilatable. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement, en coupe, un dispositif d'injection avec une pompe d'injection de carburant selon l'invention; la figure 2 représente à plus grande échelle, en coupe, la pompe d'injection de carburant de l'invention; et la figure 3 représente partiellement, à plus grande échelle et en coupe, le mécanisme d'entraînement de la pompe d'injection. La pompe d'injection représentée (figures 1 et 2) est prévue pour un moteur à deux temps 2, en particulier dans des machines-outils guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne ou analogues Le moteur comporte un cylindre 3, un piston 4, une chambre de combustion 5, un injecteur 6, un carter de moteur 7 ainsi qu'un arbre à manivelle 8 avec un flasque de manivelle 1 et une bielle 9 pour le piston 4 En outre, il est prévu, comme le montre la figure 1, une tubulure d'aspiration 38 pour l'air combu- rant qui débouche dans le carter de moteur 7 La quantité d'air comburant affluant est déterminée par la position d'un papillon des gaz 39 monté dans la tubulure d'aspira- tion 38. Au cours d'un mouvement de descente du piston 4 la pression dans le carter de moteur 7 augmente (surpres- sion) pour diminuer ensuite, lors du mouvement ascendant du piston 4, jusqu'à obtention d'une dépression Le mécanisme d'entraînement d'une pompe d'injection 10 est raccordé au moyen d'un conduit de refoulement 12 au carter de moteur 7. Du carburant est amené à partir d'un réservoir 14 dans le système de circulation, par l'intermédiaire d'une pompe de circulation préalable 15 et d'un conduit de carburant 13 devant un filtre à carburant 11 à une soupape d'aspiration 16, réalisée en tant que soupape de retenue, de la pompe d'injection 10 et est évacué, par l'intermédiaire d'un limiteur de pression 33 et d'un conduit de retour 24, dans le réservoir 14 La pression d'ouverture du limiteur de pression 33 est réglée à un niveau supérieur à celui de la soupape d'aspiration 16 de sorte qu'en cas d'aspiration le carburant peut être aspiré sans risque de formation de bul- les de vapeur. La soupape d'aspiration 16 se trouve d'un côté d'une chambre de pompage 18 de l'autre côté de laquelle est montée une soupape de sortie 19 réalisée sous la forme d'une soupape de retenue A partir de cette soupape de sor- tie 19 un conduit d'injection 20 mène à l'injecteur 6 du moteur à deux temps 2. Le conduit de refoulement 12 du carter de moteur 7 débouche dans un espace à impulsions 21 de la pompe d'in- jection 10 qui est séparé par une membrane 22 d'un espace arrière 23 disposé à l'opposé de l'espace à impulsions. L'espace à impulsions 21 et l'espace arrière 23 forment l'espace d'entraînement, de préférence cylindrique, de la pompe d'injection 10. Au milieu d'un disque de membrane 22 a retenant la membrane 22 est fixé un piston de pompe 25 qui est guidé dans un cylindre de pompe 26 dans le corps de pompe 17 et limite la chambre de pompage 18 La membrane 22 et donc également le disque de membrane 22 a sont sollicités par un ressort 30, formé par un ensemble de ressorts-lames, de façon à tendre à occuper leur position de départ supérieure représentée. L'ensemble de ressorts-lames est constitué de deux ressorts-lames individuels 31 et 32, le ressort-lame 31 situé du côté du disque de membrane 22 a étant plus long que le ressort-lame 32 éloigné du disque de membrane 22 a. Les extrémités 30 a et 30 b des ressorts-lames 31 et 32 se trouvent de préférence en un point d'appui commun respecti- vement dans un support 27; 28 qui dans l'exemple de réali- sation représenté sont réalisés en tant que cornières for- mant butées Lesdits supports se trouvent dans un organe porteur commun 50 qui est de préférence réalisé sous la forme d'un cadre annulaire de sorte que les forces d'appui devant être absorbées dans les supports 27, 28 sont trans- mises au cadre porteur 50 et n'ont pas besoin d'être absor- bées par le corps 17 de la pompe d'injection Ceci est en particulier avantageux lorsque le corps se compose d'une matière à coefficient de température élevé ou lorsque la matière se ramollit en cas d'élévation de la température et dévie sous l'action des forces d'appui Grâce à la disposi- tion du cadre porteur, ni des dilatations thermiques ni un ramollissement éventuel de la matière n'ont un quelconque effet sur l'appui des ressorts-lames ou sur la course du piston de pompe Le cadre porteur 50 a une section en L, la branche du L s'étendant radialement vers l'intérieur de fa- çon à s'engager par-dessus le support 27; 28 réalisé en tant que cornière formant butée Les supports et le cadre porteur sont constitués de préférence d'acier ou d'un al- liage d'acier. Le support 27 est monté fixe dans le cadre por- teur 50, alors que l'autre support 28 peut, au moyen d'une vis de réglage 29, être déplacé dans la direction longitu- dinale des ressorts-lames 31 et 32, radialement au cadre porteur 50, par rapport à l'autre support 27 La vis de réglage 29 est vissée radialement dans le cadre porteur annulaire 50 Ainsi le ressort-lame 31 peut être réglé de telle manière que dans la position de départ du disque de membrane 22 a, c'est-à-dire du piston de pompe 25, le res- sort-lame soit détendu et n'exerce aucune force de rappel. Lors du mouvement de descente du piston 4 l'im- pulsion de pression positive dans le carter de moteur agit par l'intermédiaire du conduit de refoulement 12 sur la membrane 22 de sorte que le piston de pompe 25 entre dans la chambre de pompage 18 et que, par l'intermédiaire de la soupape de sortie 19, du conduit d'injection 20 et de l'in- jecteur 6, du carburant est injecté dans la chambre de com- bustion 5 du moteur à deux temps. Au cours du mouvement ascendant du piston la pression dans le carter de moteur chute jusqu'à atteindre une dépression de sorte que la membrane 22 avec le piston o de pompe 29 retourne, sous l'action du ressort 30 et de l'impulsion de pression négative régnant dans l'espace à impulsions 21, dans sa position de départ (figure 1) Lors du mouvement ascendant du piston de pompe 25 du carburant soumis à une pression d'admission est aspiré, par l'inter- médiaire de la soupape d'aspiration 16, dans la chambre de pompage 18. Dans l'exemple de réalisation représenté le res- sort-lame le plus long 31 se trouve, dans la région de l'axe médian longitudinal 47 du piston de pompe 25, à une certaine distance axiale du ressort-lame plus court 32 (fi- gure 2) A mesure que la course du piston de pompe s'allon- ge c'est donc d'abord le ressort-lame 31 qui devient actif et ensuite seulement le ressort-lame 32, de façon à obtenir une courbe caractéristique infléchie qui est adaptée à l'a- menée d'air en fonction de la position du papillon des gaz. Comme le montre en particulier la représentation à plus grande échelle de la figure 2, il est monté, entre le disque de membrane 22 a et le ressort-lame 31 situé du côté de ce dernier, un disque d'appui 34 qui présente du côté de l'ensemble de ressorts-lames 30 une surface d'appui , laquelle est bombée dans la même direction que le res- sort-lame 31 qui lui fait face A mesure que la course du piston de pompe s'allonge le ressort-lame 31 faisant face à la surface d'appui 35 prend appui, sur un tronçon de lon- gueur croissante sur le disque d'appui 34, déterminant ain- si avec l'accroissement de la course de piston un raidis- sement du ressort 31 Ainsi c'est déjà dans la région de charge inférieure que la courbe caractéristique du ressort- lame peut être influencée. La position de départ du disque de membrane 22 a et, par suite, du piston de pompe 25 est déterminée par une butée 40, comme le montrent en particulier les figures 2 et 3 Cette butée 40 est formée par une partie 42 d'un ruban métallique 41 qui est assujetti, au moins à l'une de ses extrémités 4 la, 41 b, de manière fixe au corps de pompe. Dans l'exemple de réalisation représenté le ruban métalli- que 41 est un bilame qui est de préférence au niveau de ses deux extrémités 41 a et 41 b serré dans le corps 17, le bila- me 41 croisant radialement l'axe longitudinal 47 du piston de pompe La partie médiane 42 formant butée se trouve donc en regard de l'une des extrémités du piston de pompe 25. Au lieu d'un bilame peut également être utilisé un ruban de métal à mémoire La butée 40 peut en principe également être formée d'un composite cire-matière dilata- ble Il est également envisagable d'utiliser une butée à temporisation de façon que la butée ne se déplace qu'au bout d'une durée préétablie Cette durée pourrait être dé- terminée par exemple par un dispositif chauffant qui chauf- fe le ruban métallique. Le bilame 41 se trouve au niveau de ses extrémi- tés 41 a et 41 b au contact d'appuis 36 et 37 qui sont prévus en tant que saillies sur la surface intérieure 21 a, dispo- sée en regard du disque de membrane 22 a, de l'espace à im- pulsions 21 Le bilame 41 est maintenu au contact des ap- puis 36 et 37 au moyen d'un organe de serrage 43 qui s'é- tend sensiblement sur toute la longueur et largeur du ruban bimétallique Les extrémités 43 a et 43 b de l'organe de ser- rage 43 sont coudées à peu près à angle droit en direction des appuis 36 et 37 et reposent avec leurs côtés frontaux sur les extrémités 41 a; 41 b du bilame 41 Ainsi que le montre la figure 2, l'organe de serrage 43 est fixé, avec une bride de fixation 44 prévue sur un côté longitudinal, au corps de pompe 17 par une vis 45 Les dimensions sont à cet égard telles que lors du serrage de la vis 45 la bride de fixation 44 montée à peu près au milieu de la longueur déforme l'organe de serrage légèrement de façon élastique 1 1 de sorte que les extrémités 43 a et 43 b de l'organe de ser- rage assujettissent les extrémités 41 a et 41 b du bilame 41 avec une force de serrage adéquate sur les appuis 36 et 37. Au niveau de la partie médiane 42 l'organe de serrage 43 présente une fenêtre 43 c à travers laquelle peut passer une saillie 46 formant butée du disque de membrane 22 a, ou du piston de pompe 25, peut venir en contact avec la partie médiane 42 formant butée du bilame 41 Dans la position de départ (figure 2) la saillie 46 formant butée prend appui contre la partie 42 formant butée. Comme le montre en particulier la représentation agrandie de la figure 3, la butée 42 se trouve, en direc- tion de l'axe longitudinal du piston de pompe 47, à une distance u d'une butée saillante opposée 21 b sur la surface intérieure 21 a de l'espace à impulsions 21 Dans le sens opposé la partie 42 se trouve à une distance v de la partie médiane 48 de l'organe de serrage 43 A cet égard la partie médiane 48 est réalisée sous la forme d'un renfoncement dans l'organe de serrage 43 Le trajet de déplacement pos- sible de la partie 42 formant butée dans le sens de la dou- ble flèche 49 est ainsi limité d'une part par la butée com- plémentaire 21 b du corps de pompe 17 et d'autre part par la butée complémentaire 48 de l'organe de serrage 43. La position de repos, représentée sur la figure 3, du bilame 41 est étudiée de telle façon que, grâce à la position de la partie 42 formant butée, il puisse être aspiré, lors de la course de retour du piston de pompe, une quantité de carburant telle que le mélange soit enrichi d'une manière adaptée à la phase de mise en température Le bilame 41 monté dans l'espace à impulsions 21 est baigné en permanence par les gaz amenés à partir du carter de moteur 7 par l'intermédiaire du conduit de refoulement 12 Avec l'accroissement de la durée de fonctionnement du moteur thermique les gaz deviennent plus chauds et provoquent un bombement du bilame 41 de sorte que la partie 42 formant butée se déplace, en réduisant la distance v, en direction de la butée complémentaire 48 de l'organe de serrage 43 jusqu'à ce qu'elle prenne appui contre cette dernière De ce fait la course de retour du piston de pompe 25 diminue et la quantité de carburant injecté se trouve réduite La position axiale de la butée complémentaire 48 est choisie de manière à obtenir, lorsque le moteur est chaud, un mé- lange optimal dans la chambre de combustion 5. Dans des conditions de démarrage extrêmes à des températures négatives le bilame 41 se bombera en direction de la butée complémentaire 21 b de sorte que la course de retour du piston de pompe augmente puisque la partie for- mant butée se déplace, en diminuant la distance u, en di- rection de la butée complémentaire 21 b du corps de pompe 17 On obtient ainsi un enrichissement de mélange pour le démarrage à froid par temps extrêmement froid. REVENDICATIONS 1 Pompe d'injection de carburant pour un moteur à deux temps, en particulier dans des machines-outils por- tables et guidées manuellement telles que scies à moteur à chaîne ou analogues, qui comporte un espace d'entraînement pneumatique, lequel est divisé par une membrane ( 22) en un espace à impulsions ( 21) soumis à la pression du carter de moteur et en un espace arrière ( 23), et un disque de mem- brane ( 22 a) qui, maintenant la membrane ( 22), est relié à un piston de pompe ( 25), lequel limite une chambre de pom- page ( 18), une impulsion de pression positive dans l'espace à impulsions ( 21) faisant entrer le disque de membrane ( 22) et le piston de pompe ( 25) relié à ce dernier, à l'encontre de la force d'un ressort ( 30) monté dans l'espace arrière ( 23), dans la chambre de pompage ( 18) de sorte que du car- burant est injecté et que, lors de la course de retour du disque de membrane ( 22 a) ramenant celui-ci dans une posi- tion de départ déterminée par une butée ( 40), du carburant est aspiré dans la chambre de pompage ( 18), caractérisée en ce que la butée ( 40) est réglable, en fonction de la tempé- rature, dans la direction de mouvement du piston de pompe ( 25). 2 Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la butée ( 40) est formée d'un ruban ( 41), en matière bimétallique ou en un métal à mémoire, qui est retenu au moins à l'une de ses extrémités ( 41 a, 41 b), de manière fixe au contact du corps de pompe. 3 Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 2, caractérisée en ce que le ruban métallique ( 41) est retenu, au niveau de ses deux extrémités ( 41 a, 41 b), de manière fixe au corps de pompe et et en ce que sa partie médiane ( 42) forme la butée ( 40). 4 Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le ruban métal- lique ( 41) avec sa partie ( 42) formant butée est déplaçable dans les deux sens à partir d'une position de repos axiale- ment par rapport à l'axe médian longitudinal ( 47) du piston de pompe ( 25). Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 4, caractérisée en ce que le trajet de déplace- ment dans les deux sens est limité respectivement par une butée ( 21 b; 48). 6 Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le ruban métallique ( 41) est serré, au moyen d'un organe de serrage ( 43) monté fixe dans le corps de pompe et s'éten- dant sur la longueur et la largeur du ruban métallique, de manière fixe sur deux appuis ( 36, 37) dans le corps de pom- pe ( 17), une fenêtre ( 43 c) pour le passage d'une saillie ( 46), formant butée, du disque de membrane ( 22 a) étant mé- nagée dans la région de la partie ( 42) formant butée. 7 Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 5 ou 6, caractérisée en ce que l'organe de serrage ( 43) forme la butée pour limiter le trajet de dé- placement. 8 Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendciations 2 à 7, caractérisée en ce que le ruban métallique ( 41) est monté dans l'espace à impulsi- ons ( 21). 9 Pompe d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ressort ( 30) est un ressort-lame, dont les extré- * r mités ( 30 a, 30 b) sont soutenues dans des supports ( 27, 28) qui sont retenus dans un élément porteur commun ( 50), de préférence un cadre porteur. Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 9, caractérisée en ce qu'un support ( 28) est déplaçable, par l'intermédiaire d'une vis de réglage ( 29), par rapport à l'autre support ( 27) dans la direction lon- gitudinale du ressort-lame ( 31, 32). il Pompe d'injection de carburant selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la butée ( 40) est un élément en matière dilatable, en particulier un composite cire-élément de matière dilatable.