Brevet FR2688269A1 — publié le 19930910

"Pompe à injection de carburant pour moteurs thermi- ques, comprenant un organe de réglage et une installa- tion de commande de l'instant de l'injection" La présente invention concerne une pompe d'injection de carburant pour moteurs thermiques, comportant au moins un piston de pompe entraîné par une transmission à cames, une installation pour régler l'instant de l'injection, cette installation compor- tant un organe de réglage coulissant qui est couplé à10 une partie de la transmission à cames, qui peut tour- ner pour régler l'instant de l'injection et une in- stallation de commande pour commander l'instant de l'injection selon les paramètres de fonctionnement du moteur thermique, qui permet de coulisser l'organe de15 réglage, un capteur qui, pour détecter l'instant réel de l'injection, détecte une grandeur correspondant au mouvement de réaction de l'organe de réglage au début de la course de refoulement du piston pompe et fournit un signal de commande à l'installation de commande.20 On connaît déjà une telle pompe d'injection selon le document EP-0 135 460 A 2 Cette pompe d'in- jection de carburant comporte une installation pour régler le point d'injection avec un organe de réglage mobile Cet organe de réglage mobile est réalisé sous25 la forme d'un piston réglable couplé à une partie tournante de la pompe d'injection pour régler l'in- stant de l'injection La partie tournante de la pompe d'injection est en forme d'anneau à galets dont les galets commandent la course d'injection L'organe de réglage est soumis à l'action d'une force variable dans le sens correspondant au réglage de l'avance de l'instant de l'injection; cette force est exercéee dans ce cas par la pression variable d'un fluide com- primé agissant sur la face frontale de l'organe de ré- glage La pression du fluide agissant sur l'organe de réglage est définie par une installation de commande qui agit sur un moteur pas à pas qui définit la posi- tion d'un piston de commande prévu dans l'organe de réglage Pour déterminer l'instant réel de l'injection on a un capteur détectant une grandeur proportionnelle au mouvement de l'organe de réglage et qui est relié à l'installation de commande A chaque injection, l'or- gane de réglage exécute un mouvement caractéristique par la réaction sur la partie tournante de la pompe d'injection; ce mouvement est détecté par le capteur comme signal de l'instant de l'injection La grandeur détectée par le capteur peut ainsi être le mouvement de l'organe de réglage ou la pression du fluide comn- primé car le mouvement de l'organe de réglage provoque une variation de pression dans le fluide sous pres- sion. Cette pompe d'injection de carburant ne com- porte pas de butée limitant le mouvement de l'organe de réglage Cet organe de réglage peut toutefois arri- ver en appui contre le capteur si bien que l'organe de réglage est alors bloqué de manière rigide et il ne peut plus y avoir le mouvement caractéristique corres- pondant à l'injection Dans ces conditions, il n'y aura plus de signal correspondant à l'instant réel de l'injection si bien que l'installation de commande ne peut plus régler de manière précise l'instant de l'in- jection. Avantages de l'invention. La présente invention concerne une pompe d'injection de carburant correspondant au type défini ci-dessus, cette pompe étant caractérisée en ce que le mouvement de l'organe de réglage est limité au moins par une butée dans la direction d'un réglage du retard de l'instant de l'injection, une installation de re- connaissance étant prévue pour reconnaître comme si- gnal la venue en butée de l'organe de réglage contre la butée, signal qui, lorsqu'il se produit, commande une modification supplémentaire du réglage de l'organe de réglage et, lorsque la pompe d'injection de carbu- rant fonctionne, l'organe de réglage assure par l'in- termédiaire de l'installation de commande le respect d'une distance par rapport à la butée qui soit suffi- sante pour permettre l'échappement de l'organe de ré- glage pour les courses successives de refoulement du piston de la pompe. La pompe d'injection de carburant selon l'invention offre l'avantage visà-vis de l'état de la technique que l'organe de réglage soit toujours main- tenu à une certaine distance de la butée et que ainsi, dans chaque position de l'organe de réglage, on ob- tient un signal de l'instant réel de l'injection. L'installation de commande peut alors régler de maniè- re optimale cet instant de l'injection. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'organe de réglage est un piston de réglage sollicité contre une force de rappel par un fluide sous pression, dans une direction correspondant au ré- glage de l'avance du point d'injection, la pression du fluide sous pression étant définie par l'installation de commande. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le fluide sous pression est relié à une sour- ce de pression et le fluide sous pression peut s'é- chapper par une conduite de décharge, commandée par une vanne influencée par l'installation de commande pour commander la pression. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le mouvement de l'organe de réglage est éga- lement limité par une butée dans la direction corres- pondant au réglage de l'avance de l'instant de l'in- jection et lorsque la pompe d'injection fonctionne, l'organe de réglage est maintenu écarté de la butée par l'installation de commande. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté au dessin et sera décrit ci-après de maniè- re plus détaillée. L'unique figure est une vue schématique for- tement simplifiée d'une pompe d'injection de carbu- rant. Description de l'exemple de réalisation. Une pompe d'injection de carburant comprend un piston de pompe 11 guidé dans un cylindre de pompe Le piston est entraîné suivant un mouvement de va- et-vient par un disque à cames 14 qui, entraîné par un axe non représenté, roule sur un anneau à galets 13, ce piston étant en même temps entraîné en rotation Le piston délimite une chambre de travail 15 dans le cy- lindre 10 de la pompe L'anneau à galets 13 et le dis- que à cames 14 forment une transmission à came; l'an- neau à galets 13 est représenté basculé et décalé de 900 à la figure 1 La pompe d'injection de carburant comprend un corps 16 définissant un volume intérieur 17 servant de chambre d'aspiration recevant le carbu- rant d'une pompe d'alimentation 19 Le piston de pompe 11 comporte plusieurs rainures longitudinales 20 dans sa zone d'extrémité, à l'intérieur du cylindre 10 de la pompe Lors de la course d'aspiration du piston 11, ces rainures communiquent avec un canal d'arrivée de carburant 21 qui permet au carburant d'alimenter le volume intérieur 17 de la chambre de travail 15. Le piston de pompe 11 comporte un perçage borgne longitudinal 22 d'o part une rainure de répar- tition 23 Pour certaines positions de rotation du piston de pompe 11, cette rainure communique avec l'un des canaux de transfert 24 partant du cylindre de pom- pe 10 pour permettre au carburant de passer par une soupape de pression 25 et des conduites d'injection 26 vers les différents injecteurs des cylindres du mo- teur. La partie du piston de pompe 11 qui vient en saillie dans le volume intérieur 17 reçoit un coulis- seau annulaire 27, mobile, qui est par exemple déplacé par un mécanisme de réglage électromagnétique 28 ou un mécanisme de réglage utilisant un moyen mécanique Le perçage borgne longitudinal 22 débouche dans un perça- ge traversant 31 qui se trouve dans la partie du pis- ton 11 venant en saillie dans le volume intérieur 17. Pendant la course de refoulement du piston de pompe 11, le coulisseau annulaire 27 recouvre ce perçage transversal et pour une certaine position de déplace- ment du piston de pompe 11, ce perçage se dégage du coulisseau annulaire 27 ce qui termine la course de refoulement du piston 11 puisqu'alors le carburant peut revenir de la chambre de travail 15 de la pompe dans le volume intérieur 17. Au cours de la course d'aspiration du piston 11, du carburant passe du volume intérieur 17 dans la chambre de travail 15 à travers le canal d'alimenta- tion 21 et les rainures longitudinales 20 Après une certaine course du piston de pompe 11, le piston 11 ferme le canal d'alimentation en carburant 21 et une haute pression s'établit dans la chambre de travail Pour une certaine position de rotation, la rainure de distribution 23 arrive en communication avec les canaux de refoulement 24 et lorsqu'une pression déter- minée est atteinte, la soupape de pression 25 s'ouvre et le carburant est refoulé à travers les conduites d'injection 26 vers les injecteurs du moteur Après une certaine course, le perçage transversale 31 du piston de pompe 11 sort du coulisseau annulaire 27 et le carburant, transféré au cours de la suite de la course du piston 11 jusqu'à son point mort haut, re- vient dans le volume intérieur 17 ce qui termine le transfert à haute pression. La pompe d'injection de carburant comporte en outre une installation 33 pour régler l'instant de l'injection Cette installation peut être tournée par l'anneau à galets 13 par rapport au disque à cames 14. La rotation de l'anneau à galets 13 modifie la rela- tion entre la course du piston 11 engendrée par les bossages du disque à cames 14 et de l'axe d'entraîne- ment si bien que la course se fait en avance ou en re- tard par rapport à l'angle de rotation de l'axe d'en- traînement L'installation 33 comporte, comme organe de réglage, un piston de réglage 37 guidé en coulisse- ment dans le cylindre 36 disposé transversalement par rapport à l'axe 34 de la pompe Le piston de réglage 37 est couplé à l'anneau à galets 13 par l'intermé- diaire d'un goujon 39 qui pénètre radialement dans ce piston et radialement dans l'anneau à galets 13 Le piston de réglage 37 sollicité par un ressort de com- pression 40 dans un sens qui correspond à un réglage de retard du point d'injection La face frontale du piston de réglage 37, opposée au ressort de compres- sion 40, délimite dans le cylindre 36 une chambre de travail 41 Cette chambre est reliée par un perçage 42 du piston de réglage 37 avec le volume intérieur 17 de la pompe d'injection de carburant pour que le piston de réglage 37 soit sollicité par la pression régnant dans le volume intérieur 17 dans une direction qui correspond à l'avance de l'instant de l'injection La pression du carburant dans le volume intérieur 17 peut se commander par exemple en fonction de la vitesse de rotation par une soupape de commande de pression 43; la pression augmente alors avec la vitesse de rota- tion Une conduite de décharge 45 part de la chambre de travail 41 et le passage de cette conduite est com- mandé par une électrovanne 45. L'électrovanne 45 et le mécanisme de réglage électromagnétique 28 sont commandés par une installa- tion de commande 46 dans laquelle on détermine pour chaque état de fonctionnement du moteur, la quantité de carburant nécessaire ainsi que l'instant nécessaire de l'injection L'installation de commande 46 assure le réglage du coulisseau annulaire 26 par la commande du mécanisme de réglage 28 pour établir la position axiale nécessaire sur le piston de pompe 11 pour la quantité de carburant ainsi dosée La commande de l'é- lectrovanne 45 règle la pression dans la chambre de travail 41 à la valeur nécessaire pour mettre le pis- ton de réglage 37 dans la position correspondant à l'instant d'injection déterminé, contrairement au ré- glage en fonction de la vitesse de rotation par la pression régnant dans la chambre intérieure 17 dépen- dant de la vitesse de rotation Un organe d'étrangle- ment réalisé dans le perçage 42 assure le découplage. Différents paramètres de fonctionnement du moteur thermique peuvent être pris en compte par l'installa- tion de commande 46 comme par exemple la charge, la température, la température d'aspiration et la pres- sion d'alimentation En outre, l'installation de com- mande 46 reçoit des signaux concernant la vitesse de rotation ainsi que la position angulaire du vilebre- quin du moteur thermique, signaux obtenus par des cap- teurs appropriés On peut également détecter la vites- se de rotation ainsi que la position angulaire de l'arbre d'entraînement de la pompe d'injection de car- burant, grandeurs proportionnelles à celles du vile- brequin car l'arbre d'entraînement est entraîné par le vilebrequin L'installation de commande 46 contient des données pour les paramètres de fonctionnement dé- finis par les états de fonctionnement différents du moteur thermique, pour permettre d'obtenir un instant d'injection chaque fois optimum. Pour régler le début de l'injection, l'in- stallation de commande 46 nécessite un signal corres- pondant à l'instant d'injection effectif pour permet- tre de déterminer si un réglage de l'instant d'injec- tion est nécessaire La situation chronologique de l'instant d'injection est ainsi exploitée dans l'in- stallation de commande 46 en liaison avec la position angulaire du vilebrequin du moteur thermique et on dé- termine, pour l'instant d'injection, la différence par rapport à la position chronologique optimale Un cap- teur 48 permet de déterminer l'instant effectif de l'injection Ce capteur détecte une grandeur propor- tionnelle au mouvement du piston de réglage 37 L'an- neau à galets 13 s'appuie, lors de la course de refou- lement du piston de pompe 11, sur le piston de réglage 37; ainsi, du fait du couple élevé appliqué à l'an- neau à galets 13 au moment de l'injection, cet anneau ainsi que le piston de réglage 37 effectuent un court mouvement, brutal, dans la direction correspondant à la direction de réglage du retard de l'instant de l'injection Ce mouvement existe à chaque injection si bien que l'on obtient un signal de l'instant de l'in- jection à chaque injection. Le mouvement du piston de réglage 37 conduit également à une montée en pression dans la chambre de travail 41; cette montée en pression est accentuée de manière significative à cause de l'organe d'étrangle- ment du perçage 42 qui assure le découplage Comme grandeur proportionnelle au mouvement ou à l'accéléra- tion ou au recul du piston de réglage 37, le capteur 48 peut par exemple détecter directement le mouvement du piston de réglage, c'est-à- dire sa vitesse ou son accélération ou encore la pression qui varie dans la chambre de travail 41 Pour détecter le mouvement du piston de réglage 37, le capteur 48 peut comporter un noyau mobile 49 en une matière aimantée ou magnétique, soumise à l'action du piston de réglage 37 et une bo- bine 50, fixe, traversée ou non par du courant; il s'agit ainsi d'un capteur inductif On peut également envisager des capteurs de déplacement correspondant à d'autres types Si le capteur 48 est utilisé pour dé- tecter la pression dans la chambre de travail 41, il peut être réalisé de manière connue comme un capteur de pression L'installation de commande 46 peut égale- ment exploiter le déroulement chronologique de la grandeur proportionnelle au mouvement du piston de ré- glage 37 par différentiation, ce qui permet de déter- miner de manière très précise le début de l'injection. Le mouvement du piston de réglage 37 est li- mité par une butée 52 dans la direction du réglage du retard de l'instant de l'injection Cette butée est constituée par la paroi frontale du cylindre 36 On peut également prévoir une butée particulière Lorsque le piston de réglage 37 est en appui contre la butée 52, il ne peut plus effectuer de mouvement lors de l'injection si bien qu'il ne peut plus indiquer de montée en pression; ainsi, dans cette position, bien que la pompe d'injection de carburant fonctionne, le capteur 48 n'émettra aucun signal correspondant au point d'injection réel Cet état est reconnu par l'in- stallation de commande 46 et l'électrovanne 45 se fer- me ce qui fait monter la pression dans la chambre de travail 41 suffisamment pour que le piston de réglage se soulève juste de la butée 52 Dans cette position du piston de réglage 37, il y aura de nouveau mouve- ment de celui-ci et montée en pression lors de l'in- jection ce qui fournira un signal correspondant à l'instant réel de l'injection La venue en appui du piston de réglage 37 peut également se détecter par un capteur distinct si bien que lorsque le piston de ré- glage vient en appui contre la butée, on peut fermer pendant un court instant l'électrovanne pour créer l'écartement minimum nécessaire entre le piston de ré- glage et la butée. Le mouvement du piston de réglage 37 peut également être limité par une butée 54 dans la direc- tion d'un réglage de l'avance de l'instant de l'injec- tion; on procède pour cette butée comme cela a été décrit précédemment Par l'ouverture de l'électrovanne on réduit légèrement la pression régnant dans la chambre de travail 41 de sorte que le piston de régla- ge 37 se soulève de la butée 54 sensiblement dans la direction d'un réglage de retard de l'instant de l'in- jection L'installation de commande 46 forme avec le capteur 48 ou un capteur éventuellement distinct, une installation de reconnaissance qui permet de reconnaî- tre que le piston de réglage est venu en appui contre la butée 52 ou 54. il R E V E N D I C A T I O N S 1) Pompe d'injection de carburant pour mo- teurs thermiques, comportant au moins un piston de pompe ( 11) entraîné par une transmission à cames ( 13, 14), une installation ( 33) pour régler l'instant de l'injection, cette installation comportant un organe de réglage ( 37) coulissant qui est couplé à une partie ( 13) de la transmission à cames, qui peut tourner pour régler l'instant de l'injection et une installation de commande ( 46) pour commander l'instant de l'injection selon les paramètres de fonctionnement du moteur ther- mique, qui permet de coulisser l'organe de réglage ( 37), un capteur ( 48) qui, pour détecter l'instant réel de l'injection, détecte une grandeur correspon- dant au mouvement de réaction de l'organe de réglage ( 37) au début de la course de refoulement du piston pompe ( 11) et fournit un signal de commande à l'in- stallation de commande ( 46), pompe caractérisée en ce que le mouvement de l'organe de réglage ( 37) est limi- té au moins par une butée ( 52) dans la direction d'un réglage du retard de l'instant de l'injection, une in- stallation de reconnaissance étant prévue pour recon- naître comme signal la venue en butée de l'organe de réglage ( 37) contre la butée ( 52), signal qui, lorsqu'il se produit, commande une modification sup- plémentaire du réglage de l'organe de réglage ( 37) et, lorsque la pompe d'injection de carburant fonctionne, l'organe de réglage ( 37) assure par l'intermédiaire de l'installation de commande ( 46) le respect d'une dis- tance par rapport à la butée ( 52) qui soit suffisante pour permettre l'échappement de l'organe de réglage ( 37) pour les courses successives de refoulement du piston de la pompe. 2 ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de réglage ( 37) est un piston de réglage sollicité contre une force de rappel par un fluide sous pression, dans une direction correspondant au réglage de l'avance du point d'injection, la pression du fluide sous pression étant définie par l'installation de commande ( 46). 3 ) Pompe d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fluide sous pression est relié à une source de pression ( 17) et le fluide sous pression peut s'échapper par une conduite de décharge ( 44), commandée par une vanne ( 45) in- fluencée par l'installation de commande ( 46) pour com- mander la pression. 4) Pompe d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mouvement de l'organe de réglage ( 37) est également limité par une butée ( 54) dans la direction correspondant au réglage de l'avance de l'instant de l'injection et lorsque la pompe d'injection fonction- ne, l'organe de réglage ( 37) est maintenu écarté de la butée ( 54) par l'installation de commande ( 46).