Brevet FR2773593A1 — publié le 19990716

L'invention conceme un système d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant une pompe d'injection produisant une préinjection et une injection principale et dans lequel : une conduite d'alimentation en carburant est séparée dans la pompe d'injection en une conduite principale et une conduite annexe ; la conduite principale contient une soupape de commande principale et la conduite annexe contient une soupape de commande auxiliaire; à l'état fermé de la soupape de commande principale, une haute pression est générée périodiquement dans la conduite principale pour l'ouverture d'un injecteur et l'injection de carburant ; dans la gamme de vitesse de rotation inférieure du moteur à combustion interne, la soupape de commande principale est fermée pour la préinjection et l'injection principale et la soupape de commande auxiliaire est ouverte afin de supprimer la pression dans la conduite principale et mettre fin à la préinjection ; de plus, dans la gamme de vitesse de rotation supérieure, la soupape de commande principale est fermée en vue de la génération de la haute pression pour la préinjection. Un système d'injection de ce type générique est connu par le document DE 37 22 265 Ai. Pour l'injection de carburant, un piston, se déplaçant vers le bas à l'intérieur de la pompe d'injection, aspire du carburant à travers une arrivée. Après la fermeture d'une soupape de commande dans la pompe d'injection, I'arrivée est coupée de la conduite menant de la pompe d'injection à un injecteur, et le piston, se déplaçant à présent vers le haut, établit dans cette conduite, désignée également par chambre haute pression, une pression élevée. L'injecteur s'ouvre sous l'effet de cette haute pression et du carburant est injecté dans la chambre de combustion du moteur. Outre la soupape de commande qui vient d'être mentionnée, une soupape de commande supplémentaire est prévue à l'intérieur de la pompe d'injection. L'une de ces deux soupapes est fermée pendant tout le processus d'injection, tandis que l'autre soupape ou soupape auxiliaire est ouverte pour mettre fin à la préinjection. Le système d'injection décrit dans le document précité, a cependant l'inconvénient que la section de la soupape auxiliaire doit être choisie suffisamment grande pour qu'une interruption de l'injection ou la fin de la préinjection puisse être produite de manière sûre alors que le moteur tourne à sa vitesse maximale. Or, cette forte section de la soupape auxiliaire conduit, à bas régime, à une détente excessive nuisible de la chambre haute pression, entraînant une cavitation qui provoque finalement une injection principale instable. Le document DE 36 01 710 Ai décrit un autre système d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne. La section de passage de l'électrovanne prévue dans ce système est réglable à au moins deux paliers et la quantité de carburant injectée est partagée en une quantité préinjectée et une quantité injectée principale. Pour obtenir une préinjection, la vanne est brièvement fermée puis rouverte ; pour l'injection principale, elle est refermée puis ouverte de nouveau. Un tel système d'injection a l'inconvénient qu'à bas régime, la chambre haute pression est détendue à l'excès à l'ouverture de la vanne, en raison de la forte section de celle-ci, de sorte qu'il se produit une cavitation, comme déjà décrit ci-dessus, laquelle entraîne une injection principale instable. En outre, aux hautes vitesses de rotation, dans le mode de fonctionnement non-balistique de l'électrovanne, une trop grande quantité préinjectée est produite en raison de la vitesse de refoulement relativement élevée du piston. Des rebonds modérément petits de l'obturateur de la vanne sur son siège, se produisant à ce moment, ont un effet considérable de variation des quantités injectées. Au sujet de l'état général de la technique dans le domaine des systèmes d'injection de carburant, on peut se reporter également aux documents DE 31 47 467 C1 et WO 89/00242 Al. Le but de la présente invention est de créer un système d'injection de carburant, pour moteurs à combustion interne, qui évite, dans la gamme de vitesse inférieure, une détente excessive de la chambre haute pression et permette en même temps d'obtenir, dans la gamme de vitesse supérieure, une quantité préinjectée suffisamment faible. Partant d'un système d'injection de carburant comme spécifié au début, on obtient ce résultat, conformément à l'invention, par le fait que, dans la gamme de vitesse de rotation supérieure : la soupape de commande auxiliaire est ouverte pendant la préinjection en vue du retour partiel du carburant, la soupape de commande principale est ouverte pour supprimer la pression et mettre fin à la préinjection, et la soupape de commande principale est fermée en vue de la génération de la haute pression pour l'injection principale. Par suite de la commande de la préinjection par la soupape principale dans la gamme de vitesse supérieure, on obtient, d'une part, que la durée de commande de cette soupape est prolongée, ce qui réduit considérablement l'influence de rebonds de l'obturateur sur les quantités injectées. D'autre part, la section de la soupape auxiliaire peut ainsi être choisie si petite que, dans la gamme de vitesse inférieure, une détente excessive de la chambre haute pression de la pompe d'injection est évitée avec certitude. Dans cette gamme de vitesse, les deux soupapes de commande peuvent alors être commandées comme cela est connu par l'état de la technique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 est une coupe axiale schématique d'une pompe d'injection pour le système d'injection de carburant selon l'invention - la Figure 2 représente le déroulement dans le temps du processus d'injection pour un premier système d'injection de carburant connu par l'état de la technique; - la Figure 3 représente le déroulement dans le temps du processus d'injection pour un deuxième système d'injection de carburant connu par l'état de la technique; - la Figure 4 représente le déroulement dans le temps du processus d'injection avec le système d'injection de carburant selon l'invention dans la gamme de vitesse inférieure; et - la Figure 5 représente le déroulement dans le temps du processus d'injection avec le système d'injection de carburant selon l'invention dans la gamme de vitesse supérieure. La Figure 1 montre une pompe d'injection i pour un moteur à combustion interne non représenté. Le principe de la structure de cette pompe est en lui-même connu par l'état de la technique. A l'extrémité inférieure de la pompe d'injection i, se trouve un poussoir à galet 2 qui transmet les impulsions - qui lui sont communiquées par une came non représentée d'un arbre à cames du moteur - à une cuvette de ressort 3, donc aussi à un piston de pompe 5 relié par l'intermédiaire d'un coulisseau 4 à la cuvette 3. Le piston 5 est monté élastiquement par un ressort de poussoir 6 et les pièces décrites sont entourées d'un manchon 7. A son extrémité éloignée du poussoir 2, le piston 5 est reçu dans un corps de pompe 8 dans lequel est incorporée aussi une soupape de commande principale 9. La soupape de commande principale 9 est disposée dans une conduite 11 partant d'une arrivée 10. En aval de la soupape principale 9, la conduite 11 se divise en une partie lia formant une conduite principale et une partie iib formant une conduite annexe. En position ouverte de la soupape principale 9, l'arrivée 10 est reliée directement, par la partie de conduite lia, à un orifice 12 qui mène à travers une conduite non représentée à un injecteur qui n'est pas non plus représenté. En position fermée de la soupape principale 9, le trajet jusqu'à l'orifice 12, pour le carburant ne se trouvant pas déjà dans la conduite principale lia, passe seulement par la conduite annexe iib, dans laquelle est disposée une soupape de commande auxiliaire 13. La section de passage de la soupape auxiliaire 13 est plus petite que la section de passage de la soupape principale 9, la soupape auxiliaire 13 étant adaptée ainsi à une quantité injectée réduite, prévue au départ, dans la gamme de vitesse inférieure. Il est à noter à cet égard que contrairement à la représentation selon la Figure i, laquelle doit seulement etre considérée comme schématique, les sections de passage des soupapes de commande 9 et 13 constituent chaque fois les plus petites sections des parties de conduite lia et iib respectivement. A l'excitation d'un électroaimant de commande 14 de la soupape principale 9, celle-ci ferme la partie de conduite lia, tandis que, en cas d'excitation d'un électroaimant de commande 15 de la soupape auxiliaire 13, celle-ci ouvre la partie de conduite iib. Le principe du processus d'injection par la pompe d'injection 1 est le suivant. Sous la force du ressort de poussoir 6, le piston 5 se déplace vers le bas et aspire du carburant à travers l'arrivée 10. Le carburant s'écoule ensuite à travers la conduite principale lia et la conduite annexe iib en direction de l'orifice 12. Cependant, l'injecteur ne peut pas encore s'ouvrir en raison de la faible pression régnant dans les parties de conduite lia et iib. Pour déclencher l'injection de carburant, la soupape principale 9 se ferme et le piston 5, se déplaçant vers le haut sous l'action de la came, comprime le carburant dans la partie de conduite lia, désignée aussi par chambre haute pression. L'injecteur s'ouvre sous la haute pression ainsi produite et du carburant est injecté dans la chambre de combustion du moteur. La haute pression dans la conduite principale lia de la pompe d'injection i est donc générée par le piston de pompe 5. Si la soupape principale 9 ou la soupape auxiliaire 13 est ouverte, le carburant est de nouveau expulsé hors de la pompe 1, à travers l'arrivée 10, par le piston 5 montant. Afin de produire la préinjection d'une quantité relativement petite de carburant, la soupape principale 9 est brièvement fermée avant l'injection proprement dite et immédiatement après ouverte de nouveau selon les procédés connus par l'état de la technique, comme décrit dans ce qui va suivre. Il est encore à noter, ainsi qu'il ressort de ce qui précède, que les fermetures et les ouvertures de la soupape de commande principale 9 et de la soupape de commande auxiliaire 13 sont produites chaque fois par l'excitation d'un électroaimant 14 ou 15 de ces soupapes 9 et 13. La Figure 2 montre un déroulement d'injection connu par l'état de la technique et pour lequel la pompe d'injection employée comporte simplement une soupape de commande principale et est donc dépourvue d'une soupape de commande auxiliaire. Les courbes a à c montrent le déroulement de l'injection, chaque fois en fonction du temps t, au régime de ralenti. Pour l'exécution d'une préinjection, la soupape principale est brièvement excitée par un courant électrique I, suivant la ligne a, la course s de la soupape principale étant représentée dans la courbe b. La soupape principale se ferme alors pendant une courte durée pour être ouverte de nouveau immédiatement après afin de mettre fin à la préinjection. La courbe c représente la pression p très irrégulière sur l'injecteur. Les courbes d à f représentent le déroulement de l'injection avec la même pompe d'injection que celle employée pour les courbes a à c de la Figure 2, mais à la vitesse nominale. A cette vitesse, comme le montre la courbe d, la soupape principale est excitée, pour une préinjection, pendant un temps t encore plus court, de sorte qu'elle se ferme brièvement, suivant la courbe e, afin de produire une préinjection. L'ouverture de la soupape principale met fin, comme expliqué plus haut, à la préinjection. Toutefois, comme on peut le voir sur la courbe f, la pression p sur l'injecteur est dans ce cas trop élevée, de sorte que la quantité préinjectée est également trop grande. Pour l'exécution de l'injection principale, la soupape principale est de nouveau excitée, dans les deux cas (courbes a et d) ; comme le montrent les courbes b et e, la soupape principale se ferme ensuite afin d'accroître la pression p sur l'injecteur et de provoquer ainsi l'ouverture de cet injecteur en vue de l'injection de carburant, comme on peut le voir sur la courbe f. Il est également mis fin à l'injection principale par l'ouverture de la soupape principale et on obtient de nouveau une trop forte pression p sur l'injecteur, donc une trop grande quantité injectée principale. La Figure 3 montre le déroulement de l'injection dans un autre système d'injection de carburant connu par l'état de la technique, mais comportant deux soupapes de commande, par exemple le système décrit dans le document DE 37 22 265 Al. Suivant les courbes a et b, la soupape principale est excitée, donc fermée, pendant toute l'injection, alors que la soupape auxiliaire est brièvement excitée, donc ouverte, afin de mettre fin à la préinjection, ainsi que cela ressort des courbes c et d. Pour l'exécution de l'injection principale, l'alimentation électrique de la soupape auxiliaire est coupée, de sorte qu'elle se referme. Cette façon de procéder est appliquée dans toute la gamme de vitesse de rotation d'une manière qui reste approximativement la même et elle conduit à des pressions p très élevées sur l'injecteur, représentées dans la courbe e, donc à des quantités préinjectées et principales très grandes. La Figure 4 montre le déroulement d'une injection avec la pompe d'injection i décrite précédemment lors d'une marche à vide dans la gamme de vitesse inférieure dans un système selon l'invention ; ce déroulement est en principe analogue à celui montré par la Figure 3. Cependant, la diminution de la section de passage de la soupape auxiliaire permet d'éviter une détente excessive de la chambre haute pression, avec le résultat que, comme le montre la courbe e, la pression p sur l'injecteur est plus basse que la pression qui ressort de la courbe e de la Figure 3. La Figure 5 décrit le déroulement de l'injection, avec la pompe i décrite précédemment, dans la gamme de vitesse supérieure, jusqu'à la vitesse de rotation nominale, également dans un système selon l'invention. Dans ce cas, la soupape de commande principale 9 est fermée pour une préinjection. Afin de mettre fin à la préinjection, le courant électrique I d'excitation de la soupape principale 9 (de son électroaimant) est coupé, comme le montre la courbe a, de sorte que cette soupape est ouverte pour ensuite être excitée de nouveau, donc fermée en vue de l'injection principale. Pendant la préinjection, la soupape de commande auxiliaire 13 est ouverte dans ce cas. En raison de l'excitation de la soupape principale 9 pour mettre fin à la préinjection et en raison de l'excitation de la soupape auxiliaire 13 et de son ouverture pendant la préinjection, la durée de commande de la soupape principale 9 peut être prolongée, alors que l'ouverture de la soupape auxiliaire 13 permet de réduire la montée de la pression dans la chambre haute pression, ainsi que le montre la courbe e, puisqu'une partie du carburant peut refluer dans la conduite annexe iib. REVEN DICATIONS 1. Système d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant une pompe d'injection avec une préinjection et une injection principale et dans lequel 1.1 une conduite d'alimentation en carburant est séparée dans la pompe d'injection en une conduite principale et une conduite annexe, 1.2 la conduite principale contient une soupape de commande principale et la conduite annexe contient une soupape de commande auxiliaire, 1.3 à l'état fermé de la soupape de commande principale, une haute pression est générée périodiquement dans la conduite principale pour l'ouverture d'un injecteur et l'injection de carburant, 1.4 dans la gamme de vitesse de rotation inférieure du moteur à combustion interne, la soupape de commande principale est fermée pour la préinjection et l'injection principale, 1.5 dans la gamme de vitesse de rotation inférieure, la soupape de commande auxiliaire est ouverte afin de supprimer la pression dans la conduite principale et mettre fin à la préinjection, enfin, 1.6 dans la gamme de vitesse de rotation supérieure, la soupape de commande principale est fermée en vue de la génération de la haute pression pour la préinjection, caractérisé en ce que 1.7 dans la gamme de vitesse de rotation supérieure, la soupape de commande auxiliaire (13) est ouverte pendant la préinjection en vue du retour partiel du carburant, 1.8 dans la gamme de vitesse de rotation supérieure, la soupape de commande principale (9) est ouverte pour supprimer la pression et mettre fin à la préinjection et 1.9 dans la gamme de vitesse de rotation supérieure, la soupape de commande principale (9) est fermée en vue de la génération de la haute pression pour l'injection principale. 2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la haute pression dans la conduite principale (lia) de la pompe d'injection (i) est générée par un piston de pompe (5). 3. Système d'injection de carburant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fermeture et l'ouverture de la soupape de commande principale (9) et de la soupape de commande auxiliaire (13) sont commandées par l'excitation d'électroaimants (14, 15) des soupapes (9l 13).