Brevet FR2795777A1 — publié le 20010105

Etat de la technique La présente invention concerne un système d'injection électronique notamment unité pompe-injecteur (PI) ou pompe-conduite-injecteur (PCI) pour des carburants à vis- cosité et températures de fonctionnement élevées comme le ga- zole, tels que des huiles lourdes, avec une pompe d'injection haute pression entraînée mécaniquement ou hydrauliquement qui comporte un cylindre de pompe, dans lequel le carburant four- ni par une pompe l'alimentation basse pression à partir d'un réservoir à travers un circuit basse pression est mis à la pression nécessaire à l'injection, et avec une électrovanne comportant une plaque d'induit actionnée par un électro- aimant couplé à un tiroir de commande pour commander le début de l'injection et la quantité à injecter. Dans les systèmes d'injection actuels, le tiroir de commande est actionné indirectement par un liquide hydrau- lique. Comme liquide hydraulique, on utilise le carburant à injecter. Suivant la viscosité du carburant utilisé, on aura des températures de fonctionnement élevées dans l'électro- aimant de l'électrovanne. Cela peut provoquer des incidents ou des endommagements par effet de cavitation. La présente invention a pour but de développer un système d'injection compact pouvant fonctionner parfaitement même avec des carburants de forte viscosité. De plus, le sys- tème d'injection selon l'invention doit être de construction simple et peu coûteuse. A cet effet, l'invention concerne un système d'injection électronique du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le piston de commande de l'électrovanne est intégré dans le cylindre de pompe de la pompe d'injection à haute pression et se commande directement. Un mode de réalisation particulier de l'invention est caractérisé en ce que la plaque d'induit et l'électro- aimant de l'électrovanne sont protégés du carburant par un manchon protecteur. Cela évite le chauffage de la plaque d'induit et de l'électro-aimant en fonctionnement par le car- burant chaud. Si l'électro-aimant n'arrive qu'en contact avec l'air et non avec le carburant chaud, on peut se satisfaire de faibles intervalles entre la plaque d'induit et l'électro- aimant. Cela permet d'avoir des forces électromagnétiques im- portantes et des temps de commutation réduits. Selon un autre développement particulièrement avantageux de l'invention, en fonctionnement l'enceinte au- tour de la plaque d'induit et de l'électro-aimant est traver- sée par de l'air ou un agent de refroidissement passant par des perçages. On évite ainsi qu'une température élevée du carburant qui peut atteindre par exemple 140 C n'endommage l'électro-aimant. Un mode de réalisation particulièrement avan- tageux de l'invention est caractérisé en ce que le tiroir de commande est mobile alternativement entre une position d'ouverture de vanne dans laquelle la chambre de la pompe d'injection à haute pression est reliée à une chambre basse pression concentrique au tiroir de commande dans le cylindre de pompe, et une position de fermeture de vanne, contre la force de précontrainte d'un ressort de vanne, ce tiroir étant guidé dans un manchon de guidage en une matière à faible usure, frété dans le cylindre de pompe et rendu étanche par une plaque de butée. Le manchon de guidage présente l'avantage d'être une pièce d'usure particulièrement facile à remplacer. En cas d'usure, il n'y a pas à changer l'ensemble du cylindre de pompe. La chambre basse pression permet le rinçage et pré- sente l'avantage d'aspirer toujours du carburant nouveau. Un autre mode de réalisation particulièrement in- téressant de l'invention est caractérisé en ce que le tiroir de commande est creux et la cavité du tiroir de commande com- munique avec une chambre annulaire sans pression, concentri- que au tiroir de commande au niveau du ressort de vanne dans le cylindre de pompe et cette chambre communique par un per- çage avec le réservoir à carburant. Les fuites de carburant résultant du fonctionne- ment se collectent dans la chambre annulaire pour revenir au réservoir. Selon un autre mode de réalisation particulière- ment avantageux de l'invention un élément d'étanchéité inté- gré dans le manchon protecteur et un soufflet prévu sur le manchon protecteur, arrive jusque sur le tiroir de commande. Le manchon sert de support au ressort de vanne. Le soufflet permet en outre de protéger la plaque d'induit et l'électroaimant. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention l'électro-aimant est découplé par une plaque intermédiaire en une matière spéciale, de manière thermique par rapport au cylindre de pompe et au carburant. On assure ainsi le bon fonctionnement de l'élec- tro-aimant. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation re- présenté schématiquement dans les dessins annexés, dans les- quels: - la figure 1 est une coupe d'une partie d'un système d'in- jection selon l'invention, les autres parties étant pré- sentées schématiquement, - la figure 2 montre un détail à échelle agrandie de la fi- gure 1. La figure 1 montre un cylindre de pompe 1 d'une pompe d'injection à haute pression. A la partie inférieure du cylindre de pompe 1, apparaît une partie d'une chambre de pompe 2. La chambre de pompe 2 est reliée par des perçages 3, 4 et une conduite de haute pression 5 à un injecteur 6. Le carburant à injecter est pris dans un réser- voir 8 par une pompe d'alimentation basse pression 9 qui ali- mente une chambre de pompe basse pression 10. Le carburant à injecter passe de la chambre de pompe basse pression 10 par une conduite d'alimentation 11 dans une chambre basse pres- sion 12 formant un segment 14 de diamètre agrandi dans un perçage traversant 13 du cylindre de pompe 1. Un manchon de guidage 16 est frété dans le per- çage traversant 13. Le manchon de guidage 16 est réalisé dans un matériau particulièrement résistant à l'usure. Dans le cô- té droit de la figure 1, le perçage traversant 13 est fermé par une plaque de butée 17. La plaque de butée 17 reçoit en appui un tiroir de commande 18 faisant partie d'une vanne in- tégrée dans le cylindre de pompe 1 de la pompe d'injection à haute pression. Lorsque la vanne est en position ouverte, le tiroir de commande 18 est pressé par un ressort de tiroir 19 contre la plaque de butée 17. En position d'ouverture de la vanne, la chambre de pompe à haute pression 2 est reliée par le perçage 3 et par un siège de soupape 20 ainsi que par un passage 21 fonc- tionnant comme organe d'étranglement, à la chambre basse pression 12. La chambre basse pression 12 est elle-même en communication par une sortie 15 avec la chambre de pompe basse pression 10. Le tiroir de commande 18 est creux. La cavité in- térieure 19 du tiroir de commande 18 est reliée à un volume annulaire 23 par deux passages 22; ce volume annulaire est concentrique à une extrémité du tiroir de commande 18 dans un segment 24 de diamètre agrandi du perçage traversant 13. Le tiroir de commande 18 en forme de cylindre creux comprend quatre segments 25, 26, 27, 28 de diamètres différents. Le segment 28 a un diamètre légèrement plus grand que le segment 26. Le diamètre du segment 27 est inférieur à celui des seg- ments 26, 28 mais supérieur au diamètre du segment 25. Entre le segment 27 et le segment 28 du tiroir de commande 18, on a le siège de soupape 20. Le segment 25 reçoit un soufflet 30 entre un res- sort de tiroir 29 et le piston de commande 18. L'extrémité du soufflet 30 tournée vers l'extrémité libre du tiroir de com- mande 18 est fixée à un manchon protecteur 31. Le ressort de tiroir 29 s'appuie contre ce manchon protecteur 31. Entre le manchon protecteur 31 et le cylindre de pompe 1, on a un élé- ment d'étanchéité 32. Le manchon protecteur 31 est fixé à une plaque intermédiaire 33 en matière isolante thermique. La plaque intermédiaire 33 est placée entre le cylindre de pompe 1 et un aimant 35. L'aimant 35 coopère avec une plaque d'induit 36 fixée par une vis 37 sur le tiroir de commande 18. En actionnant l'électro-aimant 35, celui-ci dé- place le tiroir de commande 18 vers la gauche selon la figure 1 et ferme le siège de soupape 20. La commande de l'électro- aimant est assurée par une unité de commande 38. La plaque intermédiaire 33 comporte des perçages 39, 40 permettant l'entrée et la sortie d'un agent de refroi- dissement dans le volume 41 couvert par le manchon protecteur 31. Le système d'injection selon l'invention fonc- tionne de la manière suivante: A l'état ouvert, le ressort 29 maintient le siège ouvert et pousse le tiroir 18 contre une butée de course 42 réalisée sur la plaque de butée 17. En position d'ouverture de la vanne, la chambre de pompe basse pression et la chambre de pompe haute pression 2 sont reliées. Cela garantit le remplissage de la chambre de pompe haute pression 2 et bloque l'alimentation de l'injecteur 6. En alimentant de manière commandée l'électro- aimant 35 par l'unité de commande 38, le tiroir de commande 18 est tiré contre le siège 20. Le diamètre du siège 20 cor- respond au diamètre du segment 26 du tiroir de commande 18. Ce tiroir de commande 18 se trouve en position de fermeture de vanne et le transfert de carburant vers l'injecteur 6 com- mence. La durée du signal de commande fourni par l'unité de commande 38 définit la quantité de carburant à injecter. A la fin du signal de commande, du fait de la précontrainte exercée par le ressort de tiroir 29 et de la différence de diamètre entre les segments 26, 28 du tiroir de commande 18, ce dernier est déplacé jusque contre la butée de déplacement 42. La conduite haute pression 5 est ainsi déchargée en pres- sion du fait de la liaison avec la chambre de pompe basse pression 10. Cela correspond à la fin de l'injection. Le tiroir de commande 18 est guidé dans le man- chon de guidage 16. Le manchon de guidage 16 est frété dans le cylindre de pompe 1 et la plaque de butée 17 en assure l'étanchéité vis-à-vis de la chambre de pompe basse pression 10. Le mouvement de déplacement du tiroir de commande 18 vers la butée de déplacement 42 est amorti du fait de la diffé- rence de diamètre du segment 28 du tiroir de commande 18 et du diamètre d'un épaulement 44 réalisé à l'extrémité du ti- roir de commande 18 par amortissement hydraulique. Les fuites de carburant sont collectées dans la chambre annulaire sans pression 23 pour être évacuées vers le réservoir 8 à travers un perçage 45 et une conduite collec- trice 46.5 La chambre de la plaque d'induit et d'électro- aimant 41 est rendue étanche vis-à-vis de la chambre annu- laire sans pression 23 par le manchon protecteur 31. Comme cela apparaît clairement à la figure 2, le soufflet 30 est fixé au manchon protecteur 31. Le soufflet 30 est rendu étanche par rapport au tiroir de commande 18 par un joint d'étanchéité 49. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Système d'injection électronique notamment unité pompe- injecteur (PI) ou pompe-conduite-injecteur (PCI) pour des carburants à viscosité et températures de fonctionnement éle- vées comme le gazole, tels que des huiles lourdes, com- prenant: - une pompe d'injection haute pression entraînée mécanique- ment ou hydrauliquement qui comporte un cylindre de pompe (1) dans lequel le carburant fourni par une pompe l'ali- mentation basse pression (9) à partir d'un réservoir (8) à travers un circuit basse pression (11, 15), est mis à la pression nécessaire à l'injection et, - une électrovanne comportant une plaque d'induit (36) ac- tionnée par un électro-aimant (35) couplé à un tiroir de commande (18) pour commander le début de l'injection et la quantité à injecter, caractérisé en ce que le tiroir de commande (18) de l'électrovanne est intégré dans le cylindre de pompe (1) de la pompe d'injection à haute pression et se commande directement. 2 ) Système d'injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque d'induit (36) et l'électro-aimant (35) de l'1élec- trovanne sont protégés du carburant par un manchon protecteur (31). 3 ) Système d'injection selon la revendication 2, caractérisé en ce que en fonctionnement l'enceinte (41) autour de la plaque d'induit (36) et de l'électro-aimant (35) est traversée par de l'air ou un agent de refroidissement passant par des per- çages (39, 40). 4 ) Système d'injection selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le tiroir de commande (18) est mobile alternativement entre une position d'ouverture de vanne dans laquelle la chambre (2) de la pompe d'injection à haute pression est reliée à une chambre basse pression (12) concentrique au tiroir de com- mande (18) dans le cylindre de pompe (1), et une position de fermeture de vanne, contre la force de précontrainte d'un ressort de vanne (29), ce tiroir étant guidé dans un manchon de guidage (16) en une matière à faible usure, frété dans le cylindre de pompe (1) et rendu étanche par une plaque de bu- tée (17). ) Système d'injection selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé en ce que le tiroir de commande (18) est creux et la cavité (19) du ti- roir de commande (18) communique avec une chambre annulaire sans pression (23), concentrique au tiroir de commande (18) au niveau du ressort de vanne (29) dans le cylindre de pompe (1) et cette chambre communique par un perçage (45) avec le réservoir à carburant (8). 6 ) Système d'injection selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé en ce que un élément d'étanchéité (32) est intégré dans le manchon pro- tecteur (31), et un soufflet (30) prévu sur le manchon pro- tecteur (31) arrive jusque sur le tiroir de commande (18). 7 ) Système d'injection selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'électro-aimant (35) est isolé thermiquement par une plaque intermédiaire (33) en une matière spéciale, par rapport au cylindre de pompe (1) et au carburant.