Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La présente invention concerne un ensemble ponpe-injecteur
pour réaliser à la fois le dosage et l'in;ection de combustible dans un
moteur à combustion interne.
Des pompes de dosage de combustibles sont connues de l'art
antérieur et décrites par exemple dans le brevet britannique 139 7l~2.
On connaît déjà, par exemple par le brevet US 3 131 866 et
par la communication "Simulation of the Cummins Diesel Injection System"
de Andrew Rosselli et Pat Badgley, à la Society of Automotive Engineers,
N 710 570, un injecteur de combustible comportant un corps d'injecteur
ayant un alésage axial dont 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 celwi-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 combustible -
au moment où le plongeur amorce sa course descendante de refoulement 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 moteur. Ainsi,
la quantité de combustible admise dans l'alésage varie suivant la pres-
sion d'alimentation et la durée de la période de dosage (cette dernière
étant inversement proportionnelle au régime de rotation) d'où l'appel-
~- ~
s
la-tion système P-T (Pressioi~--Temps). Les inconvenients
d'un tel systeme resident, d'~ e part dans la dl~ficulte de
realiser l equilibrage des deb:L-ts cles diEEeren-ts injecteurs
sur un mo-teur mul-ticylindre compte -tenu de l'importance du
calibrage de l'orifice d'admission du combustible ci chaque
injecteur, et d'autre part dans le mode de régula-tion de l'in-
jection, c'est-à-dire un asser.vissement s'effectuant par
l'intermediaire de la pression d'alimentation.
D'autres systemes d'injection son-t decrits dans la
- 10 demande de brevet allemand 2 719 228 e-t dans le breve-t fxan-
cais 1 108 081 qui comportent un oryane du type pompe pour
assurer le transfert de la quantite dosee du combus-tible dans
la portion de l'alesaye de l'injecteur ou debouchent les
ori~ices d'injection. ~vec de tels dispositifs, des yaz sont
admis dans le systeme d'injection et non seulemen-t le debut
de l'injec-tion varie avec la charge du ~ait de la forte com-
pressibilite de ces gaz, mais de plus, le dehut d'in-jection du
combustible ne peut être connu avec precision.
Le probleme du dosa~e de la charge de combus-tible
est resolu selon la presente inven-tion.
Selon la presente invention, il est prevu un ensem-
ble pompe-injectcur de col~lbustiblc pour motcur a combustion
interne, comportant un corps d'injecteur ayant un alesage
axial dont le fond est perce d'au moins un orifice de pulveri-
sation du combustible, au moins un conduit d'admission de
combustible s'ouvrant dans cet alesaye vers le fond de celui-
ci, un plongeur-pointeau monte coulissant dans ledit alesage
entre une premiere position o~ ce plonyeur est ecarte du fond
de l'alesage et une seconde position, ou position de fin
d'injection ou la pointe de ce plongeur obture les orlfices
de pulverisation, ledit ensemble pompe-injecteur comportant
des moyens de dosage de la quanti-te injectée a travers
.~ .
~ - 2 -
33~i
l'orifice de pulverisation, ces moyens de dosage compor-tant
un conduit de transfert menage dans le plongeur-poin-teau
communiquant à une première e~tremite avec un conduit diéchap-
pement du combustible lorsque ~e plongeur-poin-teau est dans
sa première position, une bague de dosage en-touran-t le
plongeur et si-tuée dans une chambre annulaire du corps d'in-
jec-teur dans laquelle debouche ledit alesage et ou s'ouvre
ledi~ conduit d'echappement r ce-t-te bague ayan-t un bord supé-
rieur dont.une portion au moins coopère avec la première
extrémité du conduit de transfert pour assurer le dosage du
combustible et des moyens de réglage de la position de la
bague ou du plongeur-pointeau dans le corps d'injecteur,
caracterisé en ce que ledit conduit de transfert débouche à
sa deuxieme e~trémi~e, à l'extremite libre du plongeur~
pointeau, ladite portion du bord superieur de la bague de
dosage definissant le debut d'injec-tion par l'obturation de la
première extremi-té du c.onduit longitudinal.
L'ensemble pompe-injecteur de la présente demande
peut en outre présen-ter l'une au moins des caractéristiques
suivantes:
.5
Selon un mode de réalisation, le conduit longitudinal est
constitué par une rainure ménagée dans la paroi du plongeur.
.~ Selon un autre mode de réalisation, le conduit longitudinal
est constitué par un percage axial du plongeur qui d~bouche par deux
orifices situés à des niveaux différents de la paroi du plongeur.
Selon un autre mode de réalisation, l'ensemble pompe-injecteur
comporte un poussoir coopérant avec un organe de déplacement du plongeur,
ce poussoir étant monté coulissant dans un évidement cylindrique du poin-
teau qui communique avec le conduit de tsansfert.
Un exemple de réalis.ation de l'invention est illustré par les
dessins annexés où :
- la figure 1 représente l'ensemble pompe~injecteur en coupe longitudi-
nale,
- la figure 2 est 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 fi.gure 2,
- la figure 3 est une vue partielle montrant la bague de dosage,
- la figure 3A est une vue développée de la paroi de cette bague de
dosage,
- la figure 4 est une vue en section droite au niveau indiqué sur la
figure 1, montrant la crémaillere de commande de la bague de dosage,
- les figures 5 à 8 illustrent schématiquement le fonctionnement de
l'ensemble pompe-injecteur et
.
- la figure 9 montre un autre mode de réalisation du conduit longitudi-
nal de retour du combustible.
JJ3~.5
L'ensemble pompe-injecteur illustré comprend un corps d'in-
jecteur 1 ayant un alésage axial 2 dont le fond, ou extrémité inférieure~
3 est percé d'au moins un orifice ~ de pulvérisation par lequel s'effec-
tue l'injection du combustible, l'extrémité supérieure de cet alésage
s'ouvrant dans une chambre annulaire 5 de plus grand diamètre. Un conduit
6 muni d'un clapet anti-retour 7 et qui est relié à un circuit d'arrivée
de combustible sous-pression (non représenté), permet l'admission du com-
bustible dans l'alésage 2, où il débouche en 8 à proximité du fond 3 de
cet alésage. Un conduit d'échappement 9 (fig. 2A) qui est relié à un cir-
cuit (non représenté) d'échappement, ou de retour, du combustible versson réservoir s'ouvre dans la chambre 5.
Un plongeur-pointeau 10 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 tposition basse), représe.ntee sur
la figure 1, où il est appliqué contre ce fond.
Le plongeur 10 comporte un conduit de transEert 11 débouchant
sur la paroi du plongeur par une première ouverture 12 située au niveau
de la chambre 5 et par une seconde ouverture 13 située à l'extrémité li-
bre du plongeur, cette seconde ouverture 13 étant dans ce mode de réali-
sation de l'invention obturée par contact avec le fond de l'alésage dansla position basse du plongeur (position de fin d'injection).
Ce dispositif est construit de fac,on à permettre d'injecter
à travers les orifices une quantité de combustible déterminée. Cette
inJection s'effectue par déplacement du plongeur vers le bas sous l'ac-
tion d~une came 14, entraînée en rotation par le moteur, et contre l'ac-
tion d'un ressort de rappel 15.
Ce ressort 15 est logé entre un épaulement annulaire 16 du
plongeur 10 et une bague d'appui 17 pressant contre le fond 18 de la
Chambre 5, par l'intermédiaire d'une entretoise annulaire 19, une bague
de dosage 20 montée rotative autour du plongeur 10, mais dont le dépla-
cement axial par rapport au corps d'injecteur 1 est ainsi empêché.
Une portion au moins du bord supérieur de la bague 20 forme
une rampe 21 inclinée sur l'axe du plongeur 10 (figs. 3et 3A), cette
.
~7~33~
rampe commandant le début d'injection en obturant l'ouverture 12 du
conduit 11 lorsque le plongeur 10 est rapproché du fond 3 de l'alésage.
Des organes empêchent la rotation du plongeur lQ autour de
son axe, ces organes pouvant par exemple comprendre un ergot s'engageant
dans une gorge parallèle à cet axe, l'ergot étant par exemple porté par
le corps d'injecteur 1 et la gorge étant ménagée dans la paroi du plongeur,
ou vice-versa.
Dans le-mode de réalisation illustré par la figure 1, les
organes empêchant la rotation du plongeur 10 autour de son axe sont cons-
titués par des rainures de guidage 22 ménagées respectivement dans laparoi du plongeur 10 à sa partie supérieure et dans un couvercle de gui-
dage 23 Eixé à la partie supérieure du corps d'injecteur 1.
Des moyens de réglage du calage angulaire relatiE à la bague
de dosage 20 et de l'oriEice 12 du plongeur permeltent d'ajuster la quantité
de combustible 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 les figures 1, 3 et 4 une crémaillère 24 coo-
pérant avec des dents périphériques 24a de la bague 20.
On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en
utilis~ant des moyens de réglage de la position angulaire relative de
la bague de dosage et du plongeur-pointeauJqui maintiennent iixe la bague
dans le corps du dispositif et assument le réglage en rotation du plongeur-
pointeau autour de son axe.
Le fonctionnement de cet ensemble pompe-injecteur est illus-
tré schématiquement par les figures 5 à 8, tous les espaces ou conduits
du dispositif étant remplis de combustible.
~ors de la remontée du plongeur à partir de sa position il-
lustrée par la figure 5, il y a d'abord un effet de pompage du combus-
tible, tant que l'ouverture de décharge 12 est obturée par la paroi de
la bague 20, puis le remplissage du fond de l'alésage 2 en combustible
se poursuit sous l'effet de la pression d'alimentation régnant dans le
conduit 6, et ce jusqu'au point mort haut du plongeur 10 (position illus-
trée par la figure 6). La totalité du volume délimité entre l'extrémité
du plongeur et le fond de l'alésage est alors rempli uniquement de combus-
tible.
Dans cette position du plongeur, l'oriEice 12 se trouve au-
dessus de la rampe 21 et le Eond de l'alésage 2 est rempli de combustible
qui peut s'écouler du conduit 6 muni du clapet anti-retour 7 jusqu'au
réservoir de combustible (non représenté), par le conduit 11 du pointeau
et la canalisation de retour 9 reliée au réservoir. Cet écoulement se
poursuit tant que l'orifice 12 n'est pas masqué par la bague de dosage.
Dans la position du plongeur 10 représentée sur la figure 7,
l'orifice 12 du conduit 11 a dépassé la rampe 21 dans sa course descen-
dante et cet oriEice se trouve obturé par la paroi interne de la bague
de dosage 20. Le combustible ne peut donc plus s'écouler vers la canali~
sation de retour 9. Le plongeur poursuivant sa course vers le Eond 3 de
l'alésage 2, le combustible est chassé sous pression par les orifices
de pulvérisation 4. Il est aisé de comprendre que la coopération de la
rampe 21 et de l'orifice 12 détermine d'une part le dosage de la quantité
de combustible qui reste emprisonné dans le fond de l'alésage et d'autre
part le début de l'injection de ce combustible à travers les orifices 4.
L'injection se termine lorsque ces orifices 4 sont obturés par
la pointe du plongeur, dans la position représentée sur la figure 8.
La rotation de la came 14 se poursuivant, le plongeur 10 est
soulevé par le ressort 15 et le fond de l'alésaPe 2 est à nouveau rempli
de combustible et le cycle décrit plus haut est~recommencé.
En raison de l'inclinaison de la rampe 21 sur l'axe du
plongeur 10, on peut faire varier la durée d'obturation de l'orifice 12
par la paroi interne de la bague 20, c'est-à-dire doser la quantité de
combustible injectée à chaque cycle par rotation de la bague 20 autour
de son axe, par l'intermédiaire de la crémaillère 24.
Par rapport au système d'injection Cummins décrit dans l'in-
troduction, où le dosage s'effectue par l'intermédiaire de la variation
de pression d'alimentation du combustible, le dispositif pompe-in;ecteur
~L7;33~
se'.on l'invention est un système où le dosage s'effectue mécaniquement,
indépendamment de la valeur de la pression d'alimentation, d'où un cer-
tain nombre d'avantages, parmi lesquels :
- équilibrage des débits des differents injecteurs dans un moteur multi-
cylindre, cet équilibrage étant mieux realisé sur l'ensemble de la
plage de fonctionnement du moteur (régime-charge);
- régulation du débit par action sur une crémaillère, c'est-à-dire en
utilisant un mode de régulation classique sur les pompes d'injection.
.
Par ailleurs, ce système de commande par la bague cle dosage
10 -20 est intégré à l'ensemble pompe-injecteur et les déplacements relatifs
de l'organe de commande par rapport au plongeur 10 sont lim;tés à ceux
nécessités par la fonction de dosage proprement dite (ce qui peut être
notamment avantageux pour l'injection de grandes quantités de combustible).
Il serait également possible, dans une variante au mode de
réalisation illustré par la figure 1, de réaliser le dosage du combusti-
ble par rotation du plongeur 10, la bague 20 munie de la rampe inclinée
21 restant fixé par rapport au corps d'injecteur.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention (non re-
présenté) où le bord supérieur de la bague de dosage 20 forme ou non une
rampe inclinée, la commande de dosage s'effectue par déplacement axial
de la bague 20 le long du plongeur 10 par rapport au corps d'injecteur
sous l'.~ction de moyens de réglage dont la réalisation est à la portée
du spécialiste.
D~ans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, le
conduit de transfert 11 est constitué par un perçage sensiblement axial
du plongeur 10
Selon un autre mode de réalisation, le conduit axial est
constitué par une rainure longitudinale lla portée par le plongeur, cette
rainure débouchant à l'extrémité libre de ce plongeur.
Bien entendu, on ne sortlrait pas du cadre de la présente
~733~
invention en remplacant la rainure rectiligne lla par une rainure hélicol-
dale.
Dans tous les modes de réalisation, l'extrémité inférieure
du conduit de transfert sera de préférence mais non exclusivement placée
de sorte que le combustible circule du conduit d'alimentation 6 au canal
de transfert 11 en balayant une partie au moins de l'esPace délimité entre
le fond de l'alésa~e 3 et l'extrémité libre du plon~eur la.
Ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 1, l'ensembl~ po~pe-
injecteur comporte à sa partie supérieure un poussoir 25 monté coulissant
dans un évidement cylindrique axial 26 du plongeur, le fond de cet évi-
dement communiquant avec le conduit longitudinal 11 de combustible ména-
gé dans le plongeur 10.
Un joint annulaire 27 porté par le poussoir 25 assure l'é-
tanchéité.
Cet agencement permet d'éviter les inconvénients qui pour-
raient résulter d'une double portée 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 7.
Cette double portée risque, en efEet, d'entrainer un fonc-
tionnement défectueux du dispositif en raison des deux écueils suivants :
- risque de fuite du combustible par les orifices 4 après la fin d'injec-
tion 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
dilatation thermique, ce combustible sous pression réalisant une butée
liquide.
~3 :
s
Le jeu el (fig. 1) sera de l'ordre de quelques dixièmes
de millimètre.
Le jeu e2 sera au moins égal à el, mais pas trop important
afin de ne pas augmenter exagérément le volume mort de combustible.
