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La présente invention concerne un ensernble pompe-injecteur
pour réaliser à la fois le dosage et l'injection de combustible dans un
moteur à combustion in-terne.
On connaît déjà, par exemple par le brevet US 3 131 866 et
par la communica-tion "Simula-tion of the Cummins Diesel Injection System"
de Andrew Posselli et Pa-t Badgley, à la Society of Automotive Engineers
(N 710 570) un injecteur de combustible comportant un corps d'injecteur
ayant un alésage axial don-t le fond est percé d'au moins un orifice de
pulverisation du combustible.
Un conduit d'admission de combustible sous pression s'ouvre
dans cet alésage vers le fond de celui-ci, ce conduit se raccordant à
un circuit d'arrivée du combustible. Un plongeur, ou pointeau, est monté
coulissant dans ledit alésage entre une première position, ou position
haute, où ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une seconde
position, ou position basse de fin d'injection, où la pointe de ce plon-
geur obture les orifices de pulvérisation du combustible par contact
avec le fond de l'alésage.
La commande des déplacements du plongeur est assurée par un
ensemble came, poussoir et culbuteur, contre l'action d'un ressort de
rappel.
Avec un tel injecteur, la charge de combustible injectée par
coup est réglée en dosant la quantité de combustible admise dans l'alé-
sage par le conduit d'admission. Selon l'importance de la quantité de
combustible à injecter, l'alésage est plus ou moins rempli de combus-
tible au rnoment où le plongeur amorce sa course descendante de refou-
lement du combustible. Dans ce but, l'orifice d'admission à l'injecteur-
pompe est alimenté en combustible sous une pression variable en fonction
de la position de l'accélérateur et du régime de rotation du mo-teur.
Ainsi, la quantité de combustible admise dans l'alésage varie suivant la
pression d'alimentation et la durée de la période de dosage (cettR der-
nière étant inversement proportionnelle au régime de rotation) d'où
l'appellation "système P.T." (Pression-Temps).
, ' , '~
1 17~5 ~ 9
Les inconvénients d'un tel systeme resident,
d'une part, dans la dif:Ei.culté de réaliser l'équilibrage
des débits difEérents des lnjecteurs sur un moteur multi-
cylindrique, compte tenu de l'importance du calibrage de
l'ori:Eice d'admission du combustible à chaque injec-teur
et, d'autre part, dans le mode de régulation de l'injec-
tion, c'est-à-dire un asservissement s'effectuant par
l'intermédiaire de la pression d'alimenta-tion.
D'autres systèmes d'injection sont décrits,
dans la demande de b.revet Allemand 2,719,228, dans le
brevet Français 1,108,081 e-t dan.s le brevet US 2,635,590,
qui comportent un organe de type pompe pour assurer le
transfert de la quantité dosée de combus-tible dans la
portion de l'alésage de l'injecteur où débouchent les
orifices d'injec-tion. Avec de -tels dispositifs des gaz
sont admis dans le système d'injection e-t, non seulement
le début de l'injection varie avec la charge du fait de la
forte compressibilité de ces gaz mais, de plus, le début
d'injection du combus-tible ne peut être connu avec préci-
sion.
Le problème du dosage du combustible est résolu.
selon l'invention en utilisant un ensemble pompe-injecteur
comportant un corps d'injecteur ayant un alésage axial
dont le fond est percé d'au moins un orifice de pulvéri-
sa-tion du combustible, au moins un conduit d'admission du
combustible s'ouvrant dans cet alésage vers le fond de
celui-ci, au moins un conduit d'échappement du combustible
s'ouvrant sur la paroi de l'alésage à un niveau différent
de celui du conduit~d'admission, un plongeur pointeau
coulissant dans ledit alésage entre une première position
où ce plongeur est écarté du fond de l'alésage et une
seconde position ou position de fin d'injection ou la
pointe de ce plongeur obture les orifices de pulvérisation.
-2-
,
1 1705 l ~
--3--
L'ensemb].e pompe-injecteur comporte de plus des moyens
de dosage perme-ttant d'injecter une quanti-te de combus-
tible ajustable au cours du deplacement du plongeur,
caractérisé en ce que ces moyens comportent:
a) un evidement de la paroi du plongeur communiquant
avec le conduit d'echappement lorsque le plongeur est
dans sa première position, une portion au moins du bord
superieur de cet evidement formant une rampe inclinee
sur l'axe du plongeur, ladite rampe commandant le debut
d'injection par obturation de l'orifice dudit conduit
d'echappemen-t, lorsque le plongeur est rapproche de sa
deuxième position,
b) un conduit de transfert, communiquant à une pre-
mière de ses extremites avec ledit evidement et debouchant
à son autre extremite vers le fond de l'alesage,
c) des moyens de reglage du calage angulaire relatif
du plongeur et dudit orifice du conduit d'echappement.
Le canal de transfert peut être porte par le
corps du dispositif ou par le plongeur-pointeau.
Selon un mode prefere de realisation, l'en-
semble pompe-injecteur, qui comporte un poussoir cooperant
avec un organe de deplacement du plongeur est caracterise
en ce que ce poussoir est monte coulissan-t dans un evide-
ment cylindrique du pointeau qui communique avec ledit
conduit d'echappemen-t du combustible.
Un exemple de realisation preferentiel
de l'invention est illustre à titre d'exemple non limita-
tif par les dessins annexes où~
- la figure 1 represente l'ensemble pompe-injecteur
en coupe longitudinale,
- la figure 2 es-t une vue de dessus montrant les
orifices des conduits d'alimentation et de retour du
combustible,
- la figure 2A est une vue en coupe selon la ligne
A-A de la figure 2,
~ 1~05 1 ~
-3a-
- la fi~ure 3 est une vue développée de la paroi du
plongeur au niveau de la rampe de commande de l'injection.
- la figure 4 montre schématiquement l'organe d'ajus- -
tement de la position angulaire du plongeur, par rapport
à l'orifice d'échappement,
- les figures 5 à 8 illustrent schématiquement le
fonctionnement de l'ensemble pompe-injecteur, et
- et les figures 9 et 10 representent deux variantes
de realisation.
117051~
La figure 1 représente un premier mode de réalisation de
l'ensemble pompe-injec-teur selon l'invention. Cet ensemble cornprend un
corps d'injecteur l ayant un alésage axial 2 don-t le fond ou extrémité
inférieure 3 est percé d'au moins un orifice 4 de pulvérisation par
lequel s'effectue l'injection du combustible, l'ex-trémité supérieure
de cet alésage s'ouvrant dans un évidement 5 du corps d~in;ecteur. Un
conduit 6 d'alimenta-tion en combustible, muni d'un clapet an-ti-retour 7
et qui est relié à un circuit d'arrivée de combustible sous-pression
(non-représenté), permet l'admission du combustible dans l'alésage 2,
où il débouche en 8 à proximité du fond 3 de cet alésage. Un conduit
d'échappement 9 du combustible (Fig. 2A) qui est relié à un circuit
(non représenté) d'échappement, ou de retour, du combustible vers son
réservoir)s'ouvre en 9_ dans l'alésage 2 à une certaine distance du
fond 3 de cet alésage.
Un plongeur-pointeau lO est monté coulissant dans l'alésage 2
entre une première position (position haute), où il est écarté du fond 3
de l'alésage, et une seconde position (position basse), représentée
sur la figure 1, où il est appliqué contre ce fond et obture les ori-
fices d'injection 4.
Le piston plongeur lO porte une cavité ou évidement 20 (Fig. 2A)
qui, dans la première position du plongeur 10 communique avec le conduit
d'échappement 9.
Une portion au moins du bord supérieur de la cavité 20 forme
une rampe 21 inclinée sur l'axe du plongeur 10 (Fig. 3), cette rampe
commandant le début d'injection comme il sera indiqué ultérieurement.
Le plongeur lO comporte un conduit de transfert 11 communi-
- quant à une première de ses extrémités 12 avec l'évidement 20 et
débouchant à son autre extrémité 13 à l'extrémité libre du plongeur 10
de sorte que cette seconde extrémité 13 est obturée lorsque le plongeur
est dans la seconde position ou position basse, ou position de fin
d'injection, représentée sur la figure 1. Dans cet exemple de réali-
sation l'obturation de l'extrémité 13 du conduit de transfert est
assurée par le fond de l'alésage.
117~
Ce dispositif pompe-injecteur es-t construit de fason à per-
mettre d'injecter une quantité de combustible déterminée. Cette injection
s'effectue par déplacement du piston vers le bas, ce déplacemen-t s'effec-
tuant sous l'action d'une came 14 entraînée en rotation par le moteur,
et contre l'action d'un ressort de rappel 15.
Ce ressort est logé en-tre un épaulement annulaire 16 du plon-
geur lO et une bague d'appui 17 prenant appui sur le corps d'injecteur 1
à la partie supérieure de la cavité 5. Des coupelles 18 et 19 sont in-ter-
posees entre le ressort 15, l'épaulement 16 et la bague d'appui 17,
respectivement.
Des moyens de réglage du calage angulaire du plongeur 10
portant la rampe 21, par rapport à l'orifice 9a du conduit d'échappement
9 s'ouvrant dans l'alésage 2, permettent d'ajuster la quantité de com-
bustible injectée à chaque aller-retour du plongeur.
Ces moyens, qui peuvent comprendre une tringlerie commandée
par la pédale d'accélérateur du moteur, pourront comporter, comme dans
l'exemple représenté sur la figure 4, un organe de commande 22 comportant
un évidement 23 dans lequel s'engage une rotule 24a située à l'extrémité
d'un levier de commande 24 lié en rotation avec le plongeur 10, l'évi-
dement 23 étant allongé dans une direction parallèle à l'axe de ceplongeur afin de permettre les déplacements axiaux de ce dernier.
Le fonctionnement de cet ensemble pompe-injecteur est illus-
tré schématiquement par les figures 5 à 7.
Lors de la remontée du plongeur à partir de sa position
illustrée par la figure 5, il y a d'abord un effet d'aspiration du
combustible, tant que l'évidement 20, obturé par la paroi du plongeur 10,
n'est pas en communication avec le conduit de refoulement 9, puis le
remplissage en combustible de la totalité de l'espace limité entre le
fond 3 de l'alésage 2 et l'extrémité libre du plongeur se poùrsuit sous
l'effet de la pression d'alimentation régnant dans le conduit 6, et ce,
jusqu'au point mort haut du plongeur 10 (position illustrée par la
figure 6).
117~
Dans cette position du plongeur, l'orifice 9a se trouve au-
dessous de la rampe 21 et le fond de l'alésage 2 est rempli de combus-
tible qui peut s'écouler du conduit 6 muni du clapet anti-re-tour 7
jusqu'au réservoir de combustible (non représenté) par le conduit 11
du plongeur et la canalisation de retour 9 reliée au réservoir.
Dans la position du plongeur 10 représentée sur la figure 7,
la rampe 21 a dépassé l'orifice 9_ dans sa course descendante et cet
orifice se trouve obturé par la paroi interne du plongeur 10.
Le combustible ne peut donc plus s'écouler vers la canalisa-
tion de retour 9.
Le plongeur poursuivant sa course vers le fond 3 de l'alésage 2,le combustible est chassé sous pression par les orifices de pulvérisa-
tion 4.
L'injection se termine lorsque ces orifices sont obturés
paF la pointe du plongeur, dans la position représentée sur la figure 8.
Apres retour de la came 14 à sa position initiale (Fig. 15),
le plongeur/est à nouveau soulevé par le ressort 15 et le cycle décrit
plus haut recommence.
En raison de l'inclinaison de la rampe 21 sur l'axe du plon-
geur 10, on peut faire varier la durée d'obturation de l'orifice 9_par la paroi externe du plongeur 10, c'est-à-dire doser la quantité de
combustible injectée à chaque cycle par rotation du plongeur 10 autour
de son axe, par l'intermédiaire de l'organe de commande 24.
Par rapport au système d'injection Cummins, décrit dans
l'introduction, où le dosage s'effectue par l'intermédiaire de la
variation de pression d'alimentation du combustible, le dispositif
pompe-injecteur selon l'invention est un système où le dosage s'effectue
mécaniquement, indépendamment de la valeur de la pression d'alimentation,
d'où un certain nombre d'avantages, parmi lesquels :
- équilibrage des débits des différents injecteurs dans un moteur
mul-ticylindre, cet équilibrage étant mieux réalisé sur l'ensemble
de la plage de fonctionnement du moteur (régime-charge) ;
. 9
- régulation du débit de combustible par ac-tion sur un organe d'un
type dont l'utilisation est classique sur les pompes d'injection.
Par ailleurs, ce sys-tème de commande par rotation du plongeur
limite le nombre de pièces de l'ensemble et fait appel à l'utilisation
d'une technologie déjà -très éprouvée (pis-ton de pompe d'in~ection
classique), -tant pour l'usinage que pour le principe de commande (voir
Fig. 4).
Ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 1, l'ensemble pompe-
injec-teur comporte, à sa partie supérieure, un poussoir 26 monté
coulissant dans un évidement cylindrique axial 27 du plongeur, le fond
de cet évidement communiquant avec le conduit longitudinal 11 de com-
bustible ménagé dans le plongeur 10 ou l'evidement 20.
Un joint annulaire 28 porté par le poussoir 26 assure l'étan-
chéité.
Cet agencement permet d'éviter les inconvénients qui pour-
raient résulter d'une double por-tée mécanique : la première portée
étant celle de la came au sommet du plongeur 10 et la seconde portée
étant celle de la pointe du plongeur contre le fond 3 de l'alésage 2
dans la position de fin d'injection représentée sur les figures 1 et 8.
Cette double portée risque, en effet, d'entraîner un fonction-
nement défectueux du dispositif en raison des deux écueils suivants :
- risques de fuite du combustible par les orifices 4 et après la
fin d'injection si la pointe du plongeur 10 n'est pas appliquée
contre le siège 3 avec une force suffisante,
- risque de détérioration de la pointe du plongeur et/ou du siège 3
si la force appliquant le plongeur contre ce dernier est trop forte.
Cet inconvénient est supprimé avec la disposition adaptée où
le combustible sous pression est utilisé pour compenser les jeux axiaux
dus aux tolérances d'usinage à l'usure et aux différences de dilata-
tion thermique, ce combustible sous pression réalisant une butée liquide.
~1~0~19
Le jeu el (Fig. 1) sera de l'ordre de quelques dixiemes de
millimètre.
Le jeu e2 sera au moins égal à;el, mais pas trop important
afin de ne pas augmen-ter exagérément le volume mort de combustible.
La figure 9 montre un autre exemple de réalisation selon
lequel le conduit de transfert 11 est remplacé par une rainure lla
ménagée sur le plongeur. Cet-te rainure débouche dans l'évidement 20
et se prolonge jusqu'à l'extrémité du plongeur. Dans ce mode de réalisa-
tion la rainure lla reste en communication avec le conduit d'alimenta-
tion lorsque le plongeur est dans sa deuxième position ou portion defin d'injection. On pourrait néanmoins comme dans le cadre de la figure 1
isoler le conduit de transfert 11_ du conduit d'alimentation en obtu-
rant l'extrémité du conduit de transfert lla. Cette modification étant
a la portée du technicien n'a pas été représentée.
Un conduit llb réalisé dans le plongeur communique avec la
rainure lla et/ou l'évidement 20 pour assurer comme indiqué plus haut
la compensation des jeux mécaniques.
La figure 10 représente un autre mode de réalisation de l'in-
vention selon lequel l'évidement 20 est réalisé dans la paroi du plon-
geur 10 tandis que le canal de transfer-t llc est réalisé dans la paroi
de l'alésage sous la forme d'une rainure qui se prolonge jusqu'au fond
de l'alésage et dont l'extrémité supérieure communique en permanence
avec l'évidement 20.
Bien entendu, la rainure llc pourrait être remplacée par un
conduit réalisé dans le corps 1.
