Pompe d'injection pour moteur à combustion interne comprenant un dispositif de réglage de l'instant de refoulement du combustible d'injection

Description

[0001] La présente invention a pour objet une pompe d'injection pour moteurs à combustion interne, pourvue d'un dispositif de réglage de l'instant de refoulement du combustible hors de la pompe vers l'injecteur. L'invention concerne plus particulièrement une pompe d'injection comportant une chambre d'admission de combustible au travers d'orifices d'admission, de volume variable par un piston du type à tête à rampe hélicoïdale et déplaçable dans cette chambre suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut et adaptée pour obturer lesdits orifices d'admission au début de chaque course vers sa position de point mort haut.

[0002] On connaît déjà des pompes d'injection de ce type (EP-A-0 020 249), qui sont équipées d'un dispositif permettant le réglage de l'instant de refoulement de combustible d'injection. Ces dispositifs comprennent essentiellement une chambre accumulatrice, d'une quantité prédéterminée de combustible refoulé par le piston après l'obturation des orifices d'admission. Un piston est monté coulissant dans cette chambre qui recule au fur et à mesure que le piston de refoulement avance, pour empêcher l'établissement dans cette chambre d'une pression suffisante pour l'ouverture du clapet de sortie de la pompe. Cette ouverture a lieu lorsque le piston de l'accumulateur atteint sa position extrême. Pour que l'instant de refoulement du combustible vers l'injecteur soit réglable, il faut que la position extrême du piston soit variable.

[0003] Ce dispositif de réglage est complexe et encombrant. La complexité s'accroît encore considérablement si le réglage doit être fait en fonction de certains paramètres du moteur.

[0004] La présente invention a pour but d'assurer un réglage de l'instant de refoulement du combustible hors de la pompe, qui est très simple et peu encombrant, même si le réglage doit être effectué en fonction de différents paramètres du moteur.

[0005] La pompe d'injection selon l'invention comprend à cette fin un dispositif de réglage comportant un clapet de fermeture et d'ouverture d'un canal de dérivation reliant la chambre d'admission à un espace communiquant avec la source de combustible de remplissage de la chambre d'admission, et un système de commande de ce clapet qui comprend un dispositif de commande de fermeture du clapet en fonction de la position angulaire d'un organe rotatif du moteur, tel que l'arbre manivelle.

[0006] Selon une caractéristique de l'invention, le système de commande du clapet est agencé de telle manière que l'ouverture du clapet est déterminée par la dépression dans la chambre d'admission, produite lors du mouvement du piston vers sa position de point mort bas, après la fin du refoulement d'injection.

[0007] Selon une caractéristique avantageuse, le système de commande du clapet comprend un circuit de commande hydraulique pourvu d'une électrovanne dont le circuit électrique comporte un capteur des positions angulaires de l'organe rotatif du moteur et, le cas échéant, un élément à retard en fonction d'un paramètre du fonctionnement du moteur, monté dans le circuit du signal produit par le capteur.

[0008] L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple, illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel :

[0009] La figure unique est une vue en coupe axiale de la pompe d'injection selon l'invention, avec représentation schématique du système de commande du dispositif de réglage.

[0010] La pompe d'injection représentée sur la figure comprend essentiellement un corps creux et cylindrique 1 dans lequel est monté axialement coulissant un piston 2 pourvu d'une tête du type à rampe hélicoïdale 3. Le piston 2 est déplaçable à l'intérieur du corps 1, suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient, entre une position de point mort bas et une position de point mort haut. Le corps 1 délimite, au-dessus de la surface de refoulement 4 du piston 2, une chambre d'admission de combustible 5. Cette chambre est remplie de combustible, à l'aide d'orifices 6 qui traversent les parois cylindriques du corps 1, à proximité du point mort bas du piston 2, pour être obturables par ce piston au début de la course de montée de celui-ci. Le chiffre de référence 7 désigne de façon générale l'organe de décharge destiné à ouvrir ou fermer le canal 8 de refoulement du combustible hors de la chambre d'admission 5 et par conséquent hors de la pompe d'injection, vers l'injecteur. On constate encore qu'une enveloppe 9 entoure la partie de la pompe d'injection, qui vient d'être décrite, en formant un espace annulaire interne 10 dans lequel débouchent les orifices d'admission 6. Cet espace 10 communique avec l'extérieur, par un canal 11 qui assure son alimentation en combustible.

[0011] Le dispositif de réglage de l'instant de refoulement de combustible vers l'injecteur, à travers le canal de sortie 8, est essentiellement formé par un clapet 13 d'ouverture et de fermeture d'un canal de dérivation 14 destiné à relier la chambre 5 à l'espace 10. Le clapet 13 est pourvu d'un piston de commande 15 monté coulissant de façon étanche dans un alésage cylindrique 16 pratiqué dans la partie supérieure de la pompe. La partie de l'alésage 16 qui est située au-dessus du piston 15 communique avec un circuit de commande hydraulique 17 qui comprend une électrovanne 18 permettant de relier la partie supérieure de l'alésage 16 alternativement à une source de fluide hydraulique 19 de faible pression et à une source de fluide hydraulique 20 de pression relativement élevée.

[0012] Le circuit électrique 22 de commande de l'électrovanne 18 comprend essentiellement, montés en série un capteur 23, un dispositif à retard 24 et un interrupteur 25 en cas de survitesse. Le capteur 23 coopère avec un organe 26 faisant partie d'un voyant rotatif 27 associé à l'arbre manivelle (non représenté). Le dispositif à retard 24 est conçu pour retarder des signaux électriques produits par le capteur 23, en fonction d'un ou de plusieurs paramètres du moteur, tel que la pression d'air avant du moteur, la position de la crémaillère des pompes à combustible ou la pression maximum du cycle de combustion, ou encore de la vitesse du moteur.

[0013] A titre d'information, la source de faible pression 19 peut fournir un fluide sous une pression de 1 à 5 bars. La pression du fluide provenant de la source de pression relativement élevée 20 peut être de l'ordre de 20 bars.

[0014] On décrira ci-après le fonctionnement de la pompe d'injection, qui vient d'être décrite et notamment du dispositif de réglage de l'instant du refoulement du combustible vers l'injecteur.

[0015] En se déplaçant vers sa position du point mort haut, le piston 2 obture les orifices d'admission 6 et continue sa course de montée. Pendant cette première période de la course de montée du piston 2, l'électrovanne 18 est dans une position telle que le fluide provenant de la source 20 de pression relativement élevée agisse sur le piston 15 du clapet 13. Ce dernier est par conséquent maintenu ouvert. Ceci signifie que la chambre d'admission 5 de la pompe communique avec l'espace 10, à travers le canal de dérivation 14. Le combustible refoulé par le piston 2 s'écoule donc dans l'espace 10. La pression dans la chambre 5 reste à une valeur relativement faible, insuffisante pour l'ouverture de l'organe d'obturation 7 situé dans le canal de sortie 8 menant vers l'injecteur.

[0016] A un instant donné, déterminé par le passage de l'organe 26 du volant 27 devant le capteur 23, un signal électrique est envoyé à l'électrovanne 18 qui change alors sa position. Le piston 15 du clapet cesse d'être exposé au fluide sous forte pression provenant de la source 20 et n'est soumis qu'au fluide de faible pression de la source 19. La chute de la pression au-dessus du piston 15 entraîne la fermeture du clapet 13. Etant donné que le piston 2 continue sa course vers sa position de point mort haut, la pression à l'intérieur de la chambre 5 augmente et provoque l'ouverture de l'organe d'obturation 7. Ceci signifie que le refoulement du combustible vers l'injecteur commence. Le refoulement prend fin lorsque la rampe hélicoïdale 3 passe devant un orifice d'admission 6.

[0017] Le clapet 13 s'ouvre à nouveau lors de la descente du piston de refoulement 2 vers sa position de point mort bas, quand les orifices 6 sont à nouveau obturés, sous l'effet de la dépression ainsi créée dans la chambre 5. Cette ouverture du clapet 13 pendant la descente du piston de refoulement 2 contribue à un bon remplissage de la chambre 5 entre les refoulements de combustible. La pression forte au-dessus du piston 15 du clapet 13 est ensuite remise en douceur pour bloquer le clapet 13 à nouveau dans sa position ouverte.

[0018] L'instant de production par le capteur 23, du signal de commande de l'électrovanne 18 peut être choisi relativement proche de l'instant du début de refoulement déterminé par la coopération du piston 2 et des orifices d'admission 6. Pour pouvoir ensuite varier dans une plage relativement importante, l'instant du début du refoulement, à la suite de la fermeture du clapet 13, il suffit d'introduire, par l'intermédiaire du dispositif à retard 24, un délai entre l'instant de la production du signal par le capteur 23 et de l'instant de la chute de la pression au-dessus du piston de clapet 13. Ce délai peut être choisi en fonction de la vitesse du moteur, en fonction de la pression d'air avant le moteur, de la position de la crémaillère de la pompe d'injection, de la pression maximum du cycle de combustion ou en fonction de tout autre paramètre du moteur.

[0019] Le dispositif selon l'invention peut également fonctionner en cas de survitesse. Il suffit alors d'éviter que la pression au-dessus du piston de clapet 15 puisse chuter.

[0020] Dans le cas d'une défaillance du système de réglage selon l'invention, on peut mettre le système hors service en déconnectant le circuit hydraulique de la source 20 de pression relativement élevée. L'instant de refoulement du combustible vers l'injecteur est alors déterminé par la coopération du piston de refoulement 2 et des orifices d'arrivée 6, c'est-à-dire le moteur fonctionne avec l'avance évidemment plus grande qui est déterminée mécaniquement. Des moyens mécaniques, réglables pendant un arrêt de courte durée, permettent dans ce cas, de décaler cette avance vers l'arrière et assurent que le moteur continue à tourner, bien que l'avance soit fixe.

[0021] Il ressort de la description de l'invention, qui vient d'être faite, que les mesures qui sont spécifiques à l'invention permettent un réglage de l'instant de l'injection ou, en d'autre terme, de l'avance de l'injection, dans une gamme de valeurs considérable, sans que la structure des moyens utilisés soit complexe et encombrante. D'autre part, il est avantageux que la fin du refoulement de l'injection soit déterminée par le passage de la rampe hélicoïdale 3 devant les orifices d'admission 6, et non pas par l'ouverture du clapet 13. Au contraire pour s'ouvrir, le clapet 13 n'a pas besoin de vaincre une pression importante.

[0022] Une caractéristique importante de cette invention est que les pièces mobiles ne bougent qu'en présence de pressions faibles ce qui surtout important pour la fiabilité.

[0023] Il est utile de rappeler que le but du réglage de l'instant du refoulement réside surtout dans l'optimalisation des conditions de marche du moteur afin de réduire la consommation spécifique en réglant la pression maximale du cycle par un réglage du moment d'injection.

[0024] Il est à noter que de nombreuses variantes peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans quitter le cadre de l'invention. A la place de l'électrovanne on pourrait utiliser tout autre élément approprié, comprenant plusieurs passages, ou une vanne piézo-électrique.

[0025] Il est encore à noter que le piston de commande 15 ne doit pas obligatoirement être monté coulissant de façon étanche dans l'alésage cylindrique 16. L'étanchéité n'est pas nécessaire en cas de fuel dans le système hydraulique 17, 19, 20. Même en cas d'utilisation d'huile dans le système hydraulique, une petite fuite peut être tolérée. On pourrait envisager de supprimer le circuit de commande hydraulique et de commander le clapet directement par un signal électrique, par exemple, à l'aide d'un solénoïde.

Revendications

1. Pompe d'injection pour moteur à combustion interne, comprenant une chambre d'admission de combustible (5) pouvant être remplie de combustible au travers d'orifices d'admission (6), de volume variable par le déplacement dans cette chambre d'un piston (2) du type à tête à rampe hélicoïdale, suivant un mouvement rectiligne de va-et-vient entre une position de point mort bas et une position de point mort haut, et agencée pour obturer lesdits orifices d'admission (6) au début de chaque course vers sa position de point mort haut, et un dispositif de réglage de l'instant du refoulement du combustible hors de la pompe, vers l'injecteur, qui comprend un clapet de fermeture et d'ouverture (13) d'un canal de dérivation (14) susceptible de relier la chambre d'admission (5) à un espace (10) communiquant avec la source de combustible de remplissage de la chambre et pourvu d'un système de commande, caractérisée en ce que le système de commande (17-27) du clapet (13) est agencé de telle manière que l'écoulement du combustible de la chambre d'admission (5) dans le canal de dérivation (14) entraîne la fermeture du clapet (13) à la suite d'un signal de commande de fermeture du clapet, en fonction de la position angulaire d'un organe rotatif (27) du moteur, tel que l'arbre manivelle, et que l'ouverture du clapet soit déterminée par la dépression dans la chambre d'admission (5) provoquée par le mouvement du piston (2) vers sa position de point mort bas après le refoulement du combustible hors de la pompe d'injection.

2. Pompe d'injection selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le système de commande (17-27) du clapet (13) comprend un circuit de commande hydraulique (17-20), pourvu d'un organe formant vanne (18) dont le circuit électrique comporte un capteur (23) des positions angulaires de l'organe rotatif (27) du moteur.

3. Pompe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande pour la fermeture du clapet (13) comprend un solénoïde susceptible d'être excité par un signal électrique produit par un capteur (23) des positions angulaires de l'organe rotatif (27) du moteur.

4. Pompe d'injection selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un dispositif à retard (24) en fonction d'un paramètre du fonctionnement du moteur est monté dans le circuit du signal produit par le capteur (23).

5. Pompe d'injection selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de commande du clapet (13) comprend un organe interrupteur (25) monté dans le dispositif de commande pour la fermeture du clapet (13).

6. Pompe d'injection selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le circuit hydraulique (17-27) comprend une source (19) de fluide sous faible pression et une source (20) de fluide de pression relativement élevée, ces deux sources (19-20) pouvant communiquer alternativement avec la chambre de travail d'un piston (15) de commande du clapet (13), par l'intermédiaire de la vanne (18).

7. Pompe d'injection selon la revendication 6, caractérisée en ce que le clapet est fermé lorsque la chambre de travail du piston (15) est reliée à la source (19) de fluide sous faible pression.

8. Pompe d'injection selon les revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le clapet est ouvert lorsque la chambre de travail du piston (15) est reliée à la source (20) de fluide de pression relativement élevée.

9. Pompe d'injection selon l'une des revendications 2 et 4 à 8, caractérisée en ce que l'organe formant vanne (18) est formé par une électrovanne ou vanne piézo-électrique à plusieurs passages.

Claims

1. An injection pump for an internal combustion engine, including a fuel intake chamber (5) which can be filled with fuel through intake ports (6) the volume of which is variable by the displacement in the said chamber of a piston (2) of the type provided with a head with a helical edge, according to a rectilinear reciprocating motion between a lower dead centre position and an upper dead centre position, and so arranged as to obturate the said intake ports at the beginning of each travel towards its upper dead centre position, and a device for adjusting the instant of delivery of the fuel out of the pump, towards the injector, which includes a valve (13) for closing and opening a bypass passage (14) adapted to connect the intake chamber (5) to a space (10) communicating with a source of fuel for filling the chamber and provided with a control system, characterized in that the control system (17-27) of the valve (13) is so designed that the flow of fuel from the intake chamber (5) into the bypass passage (14) causes the closing of the valve (13) as a result of a valve closing control signal, depending on the angular position of a rotary member (27) of the engine, such as the crank shaft, and that the opening of the valve is brought about by the negative pressure in the intake chamber (5) caused by the motion of the piston (2) towards its lower dead centre position after the delivery of the fuel out of the injection pump.

2. An injection pump according to the foregoing claim, characterized in that the system of control (17-27) of the valve (13) includes a hydraulic control circuit (17-20) provided with a valve member (18) whose electric circuit includes a sensing element (23) of the angular positions of the rotary member (27) of the engine.

3. An injection pump according to claim 1, characterized in that the control device for closing valve (13) includes a solenoid adapted to be excited by an electric signal produced by a sensing element (23) of the angular positions of the rotary member (27) of the engine.

4. An injection pump according to one of claims 2 or 3, characterized in that a delay device (24), the delay of which depends upon an operating parameter of the engine, is mounted in the circuit of the signal produced by the sensing element (23).

5. An injection pump according to one of the foregoing claims, characterized in that the system of control of the valve (13) includes a switch member (25) mounted in the control device for the closing of the valve (13).

6. An injection pump according to one of claims 4 and 5, characterized in that the hydraulic circuit (17-27) includes a source (19) of fluid under low pressure and a source (20) of fluid under relatively high pressure, both sources (19-20) being adapted to communicate alternately with the working chamber of a piston (15) for the control of the valve (13), through the medium of a valve (18).

7. An injection pump according to claim 6, characterized in that the valve (13) is closed when the working chamber of the piston (15) is connected to the source (19) of fluid under low pressure.

8. An injection pump according to claims 6 or 7, characterized in that the valve (13) is open when the working chamber of the piston (15) is connected to the source (20) of fluid under relatively high pressure.

9. An injection pump according to one of claims 2 and 4 to 8, characterized in that the valve member (18) is constituted by an electromagnetic valve or a piezoelectric valve with several passages.

Ansprüche

1. Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine mit einer Brennstoffeinlasskammer (5) die durch Einlassbohrungen (6) hindurch mit Brennstoff gefüllt werden kann, und mit veränderlichem Rauminhalt durch die verschiebung, in dieser Kammer, eines Kolbens (2) der Bauart mit einem Kopf mit schraubenförmiger Kante, gemäss einer gradlienigen hin und her Bewegung zwischen einer unteren Todpunktlage und einer oberen Todpunktlage, wobei er zur Abdeckung der besagten Einlassbohrungen (6) am Anfang jedes Hubes zu seiner oberen Todpunktlage hin angeordnet ist, und einer Vorrichtung zur Einstellung des Zeitpunktes der Brennstoffförderung aus der Pumpe zur Einspritzdüse hin, welche ein Ventil (13) zum Schliessen, bew. Offnen eines Umgehungskanals (14) durch welchen die Einlasskammer (5) mit einem mit der Brennstoffquelle zur Füllung der Kammer in Verbindung stehenden Raum (10) verbindbar ist und welches mit einer Steuereinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17-27) für das Ventil (13) derart ausgebildet ist, dass die Brennstoffströmung von der Einlasskammer (5) in den Umgehungskanal (14) das Schliessen des Ventils (13) zu Folge eines Ventilverschliessungssteuersignals in Abhängigkeit der Winkellage eines drehbaren Gliedes (27) des Motors, wie der Kurbelwelle, veranlasst und dass die Offnung des Ventils durch den durch die Bewegung des Kolbens (2) zu seiner unteren Todpunktlage hin nach Verdrängung des Brennstoffs aus der Einspritzpumpe, verursachten Unterdruck in der Einlasskammer (5) bestimmt wird.

2. Einspritzpumpe nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17-27) des Ventils (13) einen hydraulischen Schaltkreislauf (17-20) umfasst, welcher mit einem ein Ventilschütz (18) bildenen Glied versehen ist, dessen elektrische Schaltung einen Messfühler (23) für die Winkelstellungen des drehbaren Glieds (27) des Motors aufweist.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung für das Schliessen des Ventils (13) eine durch ein von einem Messfühler (23) für die Winkellagen des drehbaren Glieds (27) des Motors erzeugtes elektrisches Signal erregbare Zylinderspule umfasst.

4. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (24) zur Verzögerung in Abhängigkeit eines Betriebskennwertes des Motors in der Schaltung für das durch den Messfühler (23) erzeugtes Signal angeordnet ist.

5. Einspritzpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Steuerung des Ventils (13) ein in der Steuerungsvorrichtung für das Schliessen des Ventils (13) angeordnetes Unterbrechungsglied (25) umfasst.

6. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Schaltkreis (17-27) eine Quelle (19) für ein fliessfähiges Medium unter schwachem Druck und eine Quelle (20) für ein fliessfähiges Medium unter verhältnismässig hohem Druck umfasst, wobei diese beiden Quellen (19-20) abwechselnd mit der Arbeitskammer eines Kolbens (15) zur Betätigung des Ventils (13) über das Ventilschütz (18) verbindbar sind.

7. Einspritzpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil geschlossen ist, wenn die Arbeitskammer des Kolbens (15) mit der Quelle (19) für das fliessfähige Medium unter schwachem Druck verbunden ist.

8. Einspritzpumpe nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil offen ist, wenn die Arbeitskammer des Kolbens (15) mit der Quelle (20) für das fliessfähige Medium unter verhältnismässig hohem Druck verbunden ist.

9. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Ventilschütz (18) bildende Glied aus einem mehrwegigen Magnetventil oder einem piezoelektrischem Ventil besteht.

Dessins