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Pompe à injection de combustible.
La présente invention a pour objet une pompe à injection de combustible pour moteur à combustion interne.
Cette pompe comporte, comme d'autres pompes de ce genre connues, au moins un cylindre d'injection attribué à chaque cylindre d'un moteur à combustion interne et une chambre. auxiliaire attribuée à chaque cylindre d'injection.
A l'intérieur de chacun de ces derniers coulissent deux
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pistons dont les déplacements commandent l'ouverture et la fermeture d'un orifice a'alimentation et d'un orifice de refoulement d'un espace de travail compris entre les deux dits pistons. L'un de ces derniers est actionné contre l' action d'un ressort par un organe de commande, tandis que l'autre piston n'est soumis qu'à l'action d'un ressort tendant à le déplacer en direction du premier piston. Ce second piston émerge à l'intérieur d'une chambre auxiliaire remplie d'un liquide et qui présente un orifice de refoulement.
La pompe à injection sans soupape, objet de l'invention se distingue des pompes d'injection connues par le fait qu'elle comporte un dispositif de commande rotatif commun à toutes les chambres auxiliaires commandant successivement la fermeture et l'ouverture de chacune d'entre elles.
Le dit organe de commande peut être entraîné par l'arbre d'actionnement et présenter une arête d'obturation provoquant successivement la fermeture de l'orifice de refoulement de chacune des chambres auxiliaires.
Cette pompe peut en outre comporter un organe de réglage à position angulaire réglable et portant un nombre de surfaces d'obturation égal au nombre de cylindres d'in- jection et dont les arêtes arrière définissent la durée de l'injection.
Dans ce cas l'organe de commande rotatif peut présenter, disposé en arrière de son arête d'obturation, un évidement dans lequel débouche un cana.l se déplaçant en regard des surfaces d'obturation de l'organe de réglage.
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Dans le cas contraire, l'organe de commande rotatif peut comporter, en arrière de la dite arête d'obturation, une surface d'obturation limitée par une arête d'ouverture provoquant l'ouverture de l'orifice de refoulement de chacune des chambres auxiliaires successivement.
Que la pompe comporte un organe de réglage ou non, le dit organe de commande peut être déplaçable axialement, et présenter une arête d'obturation inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'organe de commande, de manière à rendre la position angulaire de 1' arbre d'actionnement à l'instant de la fermeture d'un orifice de refoulement fonction de la position axiale du dit organe de commande.
L'organe de commande déplaçable axialement peut présenter soit une arête d'ouverture, soit une arête d'obturation limitant sa surface d'obturation, inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à son axe de rotation, de sorte que cet organe de commande peut constituer également un organe de réglage définissant, selon sa position axiale, la quantité de combustible injecté.
Les arêtes d'ouverture des surfaces d'obturation portées par l'organe de réglage peuvent aussi être inclinées par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'organe de commande.
La pompe peut comporter un dispositif régulateur définissant la position axiale de l'organe de commande en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre d'actionnement.
Le dessin annexé montre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution de la pompe à injection.
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La fig. 1 en est une vue en coupe partielle par l'axe d'un cylindre d'injection;
La fige 2 est une vue de détail;
La fig. 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement de la pompe;
La fig. 4 est une vue partielle développée de la périphérie de l'organe de commande rotatif commun;
La fig. 5 est une vue d'une première variante d'exécution de cet organe de commande commun;
La fig. 6 est une vue d'une seconde variante d'exécution de l'organe de commande commun.
La. pompe à injection sans soupape représentée à titre d'exemple au dessin annexé comporte un arbre d'entraî- nement 1 portant une came ± présentant un chemin de roulement 3. Sur ce dernier roulent des galets . Chaque galet 4 est solidaire de deux tourillons 2 engagés dans une rainu- z'e 6 d'un poussoir 7 soumis à l'action d'un ressort de rappel 8. Chaque poussoir est relié mécaniquement à un piston principal ¯9 dont il commande les déplacements et qui coulisse dans un cylindre 10 pratiqué dans un corps de pompe 11.
Ce cylindre est muni d'un orifice d'alimentation 12 et d'un orifice de refoulement 13. L'orifice d'alimentation est en liaison avec une chambre annulaire 14 dans laquelle débouche une conduite d'alimentation 15.
Par contre, l'orifice de refoulement est en liaison avec un cylindre du moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une conduite de refoulement 17 dont l'extrémité côté moteur est fermée par une soupape d'injection de type standard, non représentée.
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L'extrémité du piston ± présente une arête 18 destinée à commander, lors des déplacements de ce piston à l' intérieur du cylindre 10, l'ouverture et la fermeture de l'orifice d'alimentation 12. Ce piston porte encore une arête 19 commandant l'ouverture et la fermeture de l'orifice de refoulement 13 et reliée à un espace de travail 60 par un canal 20.
Dans le cylindre 10 coulisse encore un piston 21 soumis à la seule action d'un ressort de rappel 22. L'extrémité supérieure de ce piston présente une collerette 23 située dans une chambre auxiliaire 24 et reposant normalement sur le fond 25 de cette dernière. Entre les faces frontales 27 et 28 du piston commandé 9 et du piston libre 21 est situé l'espace de travail 60 du cylindre d'injection 10.
Dans une variante de construction de la pompe représentée, l'orifice de refoulement 13 pourrait être situé sur le côté opposé de l'espace de travail 60, la commande de son ouverture et de sa fermeture étant alors effectuée par le piston 21.
Chaque chambre auxiliaire 24 comporte un canal de refoulement 29 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un organe de commande rotatif commun à toutes les chambres auxiliaires de la pompe à injection. Le canal 29 débouche dans la zone supérieure de la chambre 24, comme représenté au dessin; ceci en vue de permettre la sortie des gaz qui, sans cela, pourraient rester emprisonnés dans la chambre 24. L'organe de commande est constitué par un cylindre rotatif 30 coaxial à l'arbre d'entraînement 1 et entraîné en rotation par ce dernier. Ce cylindre présente
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une paroi de guidage et d'étanchéité 32 en contact avec les parois cylindriques d'un chambrage 31 pratiqué dans le corps de pompe 11.
L'extrémité supérieure de ce cylindre 30 est fraisée à un diamètre plus petit et porte en relief des surfaces d'obturation 33, 34, 35 des conduits 29. Ces surfaces d'obturation sont limitées d'une part par une arête avant 36 et d'autre part par une arête arrière 37 et délimitent un évidement 38 de forme approximativement triangulaire, dans lequel débouche un canal 40 pratiqué dans la paroi du cylindre 30. Ce dernier coulisse le long d'un prolongement 41 de l'arbre 1, A cet effet,ce cylindre est muni d'un moyeu 42 pourvu d'une rainure longitudinale 43 donnant passage à une clavette 44 rendue solidaire du prolongement 41.
Ce cylindre 30 est en outre soumis à l'action d'un ressort de rappel 45 tendant à le pousser hors du chambrage 31.
Le prolongement 41 présente un perçage axial 46 faisant communiquer un perçage radial 47 débouchant dans une chambre ae refoulement 48 avec une chambre de pression 49. Enfin, ce prolongement 41 porte la partie rotative d'une pompe de circulation volumétrique. Cette partie rotative est constituée par une roue à aubes 50 aspirant, par un ca- nal 51, du liquide contenu dans la chambre 52 dans laquelle est logé le ressort 45. La chambre à pression 49 est obturée par un organe de réglage 53 fixe par rapport au corps de pompe et présentant des surfaces d'obturation 55 et 56 des conduits 40 en nombre égal à ceux-ci. Cette chambre de pression est en communication avec la partie supérieure 59 du chambrage 31 par des fraisages 54 et par un canal 63
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avec la chambre 52.
Toutefois, ce canal 63 présente une section de passage de petite dimension eu égard au débit de la pompe 50 de sorte que la différence de pression existant entre les chambres 49 et 52 est une fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 1.
Le fonctionnement de la pompe à injection décrite est le suivant:
Lorsque le moteur à combustion interne est en marche et tourne, il entraine desmodromiquement l'arbre 1, de sorte que la came 2, la roue à aubes 50 et le cylindre 30 sont entraînés à une vitesse proportionnelle à celle du moteur.
La rotation de la came 2 provoque la montée et la descente successives de chacun des.poussoirs 7 par l'intermédiaire des galets ¯4. roulant sur le chemin 3. Les déplacements des poussoirs 7 provoquent les déplacements des pis- tons 3. Le déplacement d'un piston ± à partir de sa position de repos (position du piston représenté sur le côté gauche de la fig. 1) provoque tout d'abord l'obturation de l'orifice d'alimentation 12 par l'arête 18 puis, presque instantanément, l'ouverture de l'orifice 13 par l'arête 19. Dès cet instant, le piston ¯9 pois se devant lui le liquide contenu dans la chambre de travail 60 qui refoule à son tour le piston libre 21 à l'intérieur de la chambre auxiliaire 24 contre l'action du ressort 22.
En effet, la conduite de refoulement 13 est encore obturée par la soupape d'injection, et le canal de refoulement 29 étant en regard d'une partie fraisée du cylindre 30, est en liaison avec le chambrage 31.
Il s'ensuit que le liquide de la chambre auxiliaire 24 est
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refoulé par le conduit 29 au fur et à mesure du déplacement du piston 21. Toutefois, lorsque l'arête 36 de l'organe de commande 30 commun vient obturer le canal 29, le fluide ne pouvant plus s'écouler horsde la chambre auxiliaire 24, la. pression dans cette dernière et dans la chambre de travail 60 augmente très rapidement en fonction du déplacement du piston 9, c'est-à-dire en fonction du déplacement angulaire de l'arbre d'entraînement 1. Lorsque la pression dans la chambre de travail 60 atteint une valeur suffisante poux soulever la soupape d'injection contre l'action de son ressort, du combustible est injecté dans le cylindre du moteur.
Cette injection dure aussi longtemps que l'écoulement du fluide hors de la chambre auxiliaire 24 ne peut se produire.
En examinant la fig. 6 du dessin annexé, on voit que lorsque l'arbre 1 entraîne en rotation le cylindre 30, l'arête avant 36 vient obturer le canal 29 comme décrit plus haut. Puis la surface 33 passe devant ce canal 29 en l'obturant. Enfin, ce canl 29 vient en regard de l'évidement 38 dans lequel débouche le canal 40. Toutefois, à ce moment, ce canal 40 se trouve en regard d'une surface d'obturation 55 de l'organe de réglage 53 qui obture son orifice de sortie. Ainsi, le fluide ne peut s'échapper de la chambre 24 qu'après que le cylindre 30 ait effectué un déplacement angulaire suffisant pour que, ayant dépassé l'arête arrière 57 de la surface 55 correspondante, le canal 40 se trouve en regard d'un fraisage 8 en liaison avec la chambre 59 par le fraisage 54.
Lorsque l'arête 57 découvre le canal 40, la pression dans la chambre auxiliaire 24 baisse brusquement et le
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piston libre 21 est brusquement refoulé dans la dite chambre auxiliaire par le combustible comprimé dans la chambre de travail 60 et dans la conduite de refoulement 13, grâce à la légère compressibilité du combustible due aux gaz dissous dans celui-ci. Ce déplacement du piston 21 provoque une baisse rapide de la pression du combustible contenu dans la conduite de refoulement 13 jusqu'à une valeur largement inférieure à celle nécessaire pour ouvrir la soupape d'injection. En conséquence, toute possibilité d'injection secondaire, toujours néfaste à la bonne marche du moteur, est entièrement évitée.
L'organe de réglage 53 pouvant être réglé et placé dans la position angulaire désirée, il est clair que la durée d'injection, et donc le volume de combustible injecté, peut être modifiée à volonté.
En outre, plus la vitesse de rotation de l'arbre 1 est grande, plus le volume de liquide refoulé par la pompe volumétrique 50 est grand. En conséquence, plus la vitesse de l'arbre 1 est grande, plus la pression dans la chambre 49 est grande, de même que la poussée exercée par ce liquide sur le fond 61 du cylindre 30. Il s'ensuit que la position axiale du cylindre 30 est une fonction de la vitesse de rotation de l'arbre, la position représentée au dessin, fig. l, correspondant à la vitesse maximum de l'arbre 1.
Or, l'arête 36 étant inclinée d'un angle m par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, on oonçoit aisément que la fermeture du canal 29 par cette arête 36 est réalisée plus rapidement, par rapport à la
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position angulaire de l'arbre 1, lorsque la vitesse de ce dernier est grande que lorsque cette vitesse est petite, Il s'ensuit par voie de conséquence que, pour une grande vitesse de l'arbre 1, la pression d'injection dans la chambre de travail 60 est atteinte plus rapidement, par rapport à la position angulaire de l'arbre 1, que lorsque la vitesse de cet arbre est petite.
La surface d'obturation.22. commandant l'obturation du canal 40 est, elle aussi, limitée par une arête arrière 57 formant un angle 2 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, Il s'ensuit que, lors d'un déplacement axial du cylindre 30, toute la phase d'injection est avancée, respectivement retardée par rapport à la position angulaire de l'arbre 1, c'est-à-dire par rapport à, la position du piston du cylindre du moteur à combustion interne.
Lorsque les inclinaisons m et 2 des arêtes 36 et 57 sont égales entre elles, le volume injecté reste pratiquement constant puisque le canal 29 de la, chambre auxiliaire reste obturé pendant un déplacement angulaire de l'arbre 1 présentant toujours la même valeur, quelle que soit la vitesse de rotation de cet arbre.
Par contre, si ces angles m et 2 sont différents l'un de l'autre, le volume de combustible injecté est modifié en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre 1, ce qui permet par exemple, comme représenté au dessin, de prévoir une quantité de combustible injecté plus grande lorsque la vitesse du moteur est petite que lorsque ce moteur tourne à sa vitesse maximum, ce qui correspond aux exigences
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d'un fonctionnement normal d'un moteur à combustion interne.
La fig. 3 illustre ce fonctionnement.
La came 2 tournant dans le sens de la flèche B, le'galet 4 roule sur le chemin 1 qui se déplace sous lui de la gauche vers la droite de la fig. 5. La partie a du chemin de roulement 3 correspond à la partie de repos du piston 9, c'est-à-dire à sa position basse représentée à gauche de la fig. 1, le piston de droite de cette figure étant représenté dans sa position haute.
En b l'arête 18 du piston actionné provoque la fermeture de la conduite d'alimentation 12. En c, la pression d'injection est atteinte pour une grande vitesse de rotation de l'arbre 1, tandis que cette pression n'est atteinte qu'en d pour une petite vitesse de l'arbre 1. L'arrêt de l'injection est obtenu en e pour une grande vitesse de rotation tandis que l'injection prend fin seulement en f pour une petite vitesse de rotation de l'arbre 1. Ainsi, l'injection s'étend sur la durée nécessaire pour que le galet 4 roule de 0 à e pour une grande vitesse de rotation, tandis que cette injection s'étend sur la durée nécessaire pour que le galet 4 roule de d à f pour une petite vitesse de l'arbre 1.
Enfin, en modifiant la position angulaire de l'organe de réglage 53, on a la possibilité de modifier la puissance du moteur. Cet organe de réglage est accouplé à la manette d'accélération représentée schématiquement au dessin par l'organe de manoeuvre 62.
Comme représenté au dessin, la chambre 59 est obturée par un bouchon 66, tout l'alésage 31 étant rempli
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préalablement d'un liquide lubrifiant. Par contre, la chambre annulaire 14 est reliée à une réserve de combustible par la conduite 15. Dans une variante d'exécution, le bouchon 66 pourrait être remplacé par un raccord permettant de relier la chambre 59 à la pompe du circuit de graissage du moteur. Ainsi, le circuit de la pompe volumétrique 50 est entièrement indépendant du circuit du combustible, de sorte que cette pompe d'injection permet l'injection de combustible non lubrifiant tel que de l'essence. La lubrification des pistons de la, pompe est réalisée par le liquide lubrifiant contenu dans les chambres auxiliaires 24.
La différence de pression existant entre cette dernière et la chambre de travail 60 n'étant jamais supérieure à la poussée du ressort 22, on voit qu'il est aisément possible d'éviter toute consommation exagérée de lubrifiant tout en assurant une lubrification largement suffisante.
Lorsque le combustible injecté est un combustible lubrifiant, on peut alimenter avec ce combustible la chambre 52 en pratiquant dans le corps 11 une rainure reliant la chambre annulaire 14 à cette chambre 52.
La vitesse maximum de rotation de l'arbre 1 et donc du moteur est définie par l'arête inférieure 64 des surfaces d'obturation 55. En effet, si la pression dans la chambre 49 pouvait devenir suffisante pour que le canal 40 soit situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation situé en-dessous de cette arête 64, le canal 40 serait ouvert en permanence, de sorte que l'injection ne pourrait se produire que pendant le temps de passage de la surface d'obturation 33 devant le canal 29,ce qui correspondrait à une
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quantité de combustible injecté beaucoup trop faible pour maintenir le moteur à cette granae vitesse de rotation.
En conséquence, une telle vitesse ne peut jamais être atteinte.
L'un des grands avantages de la pompe d'injection décrite est dû au fait qu'un organe commun unique commande successivement la mise sous pression du combustible dans chacune des chambres de travail, de sorte que le début de l'injection s'effectue dans chaque cylindre du moteur pour une même position de son piston. En outre, le dispositif d'avance à l'injection est extrêmement simple par rapport aux complications constructives des dispositifs d'avance des pompes d'injection connues, dans lesquelles l'actionnement de l'accélérateur provoque un déplacement angulaire de même valeur de chacun des pistons 9. Dans la pompe décrite, toutes les arêtes 57 déterminant le volume de combustible à injecter dons chaque cylindre du moteur sont aménagées sur un unique organe de réglage déplaçable angulairement.
Il est évident que dans une variante de construction de celle décrite ici en référence au dessin, on pourrait supprimer la pompe volumétrique 50 et alimenter la chambre de pression 49 par une conduite aboutissant à un raccord remplaçant le bouchon 66 et reliée à la pompe de circulation d'huile de graissage du moteur.
Une forme d'exécution de la pompe à injection selon l'invention a été décrite ici à titre d'exemple, mais il est clair qu'une foule de variantes de construction peuvent être prévues sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, on pourrait munir l'organe
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de commande rotatif d'une surface d'obturation présentant une arête d'obturation 36 et d'une arête d'ouverture 65, comme représenté à la fig. 5.
Dans ce cas, l'organe de commande constituant également l'organe de réglage, celui-ci est relie par une chaîne d'organes de transmission à un organe de manoeuvre permettant de fixer sa position axiale, Il est clair que dans un tel cas, l'organe de réglage 53 est supprimé et remplacé par une butée mobile coulissant dans l'alésage 31 et fermant la chambre 49. La position axiale de l'organe rie commande et de réglage étant définie d'une part par une butée à position réglable sctionnée par l'orgue de manoeuvre, et d'autre partpar lapression régnant dans la chambre 49.
Dans la fig. 5, l'arête 36 de fermeture du canal 29 est parallèle à, l'axe de rotai,ion, de sorte que le début de l'injection a toujours lieu pour une même position angu- laire de l'arbre 1, quelle que soit sa vitesse de rotation.
Par contre; dans le variante d'exécution représen- tee à la fig. 6, c'est l'aréte 65 d'ouverture du canal 29 qui est parallèle à 7. axe de rotation, de sorte que l'arrêt (Le 7¯'injection s'effectue toujours pour une même position angulaire de l'arbre 1, indépendamment de sa vitesse de rotation.