Pompe d'injection de combustible de moteur à combustion interne L'invention concerne une pompe d'injection de combustible de moteur à combustion interne, com portant un piston principal à mouvement alternatif entraîné par le moteur et un organe doseur qui arrête le débit de la pompe par l'ouverture d'un con duit de décharge, cet organe étant déplacé hydrau- liquement dans le sens aller par la pression du com bustible refoulé par le piston principal lors de sa course de refoulement et dans le sens de retour par une force de rappel,
le courant de combustible refoulé par l'organe doseur pendant sa course de retour étant freiné pour ralentir cette course de retour, et le con duit par lequel l'organe doseur refoule le combustible lors de sa course de retour étant commandé par un organe d'obturation actionné de telle façon qu'il ferme ce conduit pendant les courses de refoulement du piston principal. La pompe selon l'invention est caractérisée par des moyens pour freiner le mouve ment d'ouverture de l'organe d'obturation, au moins pendant une partie de sa durée, afin de retarder l'ouverture dudit conduit par rapport au début de la course de retour du piston principal.
Le dessin représente, à titre d'exemple, des for mes d'exécution de la pompe d'injection selon l'inven tion, ainsi que des variantes.
Les fig. 1, 2, 3 et 7 représentent une première forme d'exécution et trois variantes de celle-ci.
Les fig. 9 à 12 montrent quatre autres formes d'exécution.
La fig. 6 montre en<I>a, b, c et d</I> différentes for mes conjuguées du canal d'un tiroir constituant l'organe d'obturation et du conduit que ce dernier commande.
La pompe selon la fig. 1 comprend un cylindre 1 dans lequel travaille un piston principal 2 commandé par une came non représentée. Ce piston 1 com- mande une lumière 3 par laquelle le conduit d'ali mentation 4 débouche dans le cylindre 1. Ce con duit 4 est alimenté par une pompe nourrice (non représentée) qui puise le combustible dans un réservoir.
Le cylindre 1 communique par un canal 10, dans lequel est intercalé un clapet antiretour 11, chargé par un ressort 11a, avec un cylindre 7 dans lequel coulisse un piston auxiliaire 5 soumis à l'action d'un ressort de rappel 6. Le compartiment inférieur 7a du cylindre 7 dans lequel débouche le canal 10 communique avec le compartiment supérieur 7b de ce cylindre par un canal 9 comprenant un étrangle ment 8 réglable au moyen d'une vis-pointeau 25 et commandé par un tiroir 12.
La lumière, par laquelle le conduit 9 débouche dans le compartiment infé rieur 7a du cylindre 7 est ouverte en permanence.
Le tiroir 12 qui est soumis à l'action d'un ressort de rappel 14 coulisse dans un cylindre 19 dont l'extrémité inférieure communique avec le cylindre 1 par l'intermédiaire d'un canal 13 dans lequel est intercalé un clapet antiretour E chargé par un res sort e, et d'un canal G comprenant un étranglement H réglable par une vis-pointeau 22. Le tiroir 12 est percé par un canal 12a disposé de façon telle qu'il se trouve dans le prolongement du canal 9 lorsque le ressort 14 a repoussé le tiroir à sa position basse contre une butée 20.
Sur le cylindre 7 sont encore branchés, d'une part, le conduit de refoulement 15, commandé par un clapet antiretour 16 et relié à l'injecteur ou aux injecteurs alimentés par la pompe en question, et, d'autre part, un canal d'échappement 17 qui est ouvert par le piston auxiliaire 5 lorsque celui-ci a accompli une certaine course d'aller à l'intérieur du cylindre 7.
Le cylindre 7 comporte, à proximité de son extré mité inférieure, un épaulement 18 contre lequel le piston auxiliaire 5 est appliqué par le ressort 6 lors qu'il se trouve dans sa position de repos. Dès que le piston 2, en montant, recouvre la lumière du con duit 4 il refoule le combustible par le canal 10 dans le cylindre 7, ce qui fait monter le piston 5, et par les canaux 13 et G dans le cylindre 19, ce qui fait monter le tiroir 12.
Dès que ce dernier, en montant, interrompt la communication entre les deux extrémités du cylindre 7, le piston 5 refoule le com bustible par le conduit 15 vers l'injecteur, et l'injec tion se poursuit jusqu'à ce que le piston 5 découvre le conduit de décharge 17. Lorsque ensuite le piston 2 redescend, le tiroir 12, sous l'action du ressort 14, redescend en refoulant le combustible du cylindre 19 dans le cylindre 1 par le conduit G, le clapet E étant fermé. Le mouvement du tiroir 12 est donc freiné par l'étranglement H.
Dès que la communication entre les deux extré mités du cylindre 7 est rétablie par l'arrivée à sa position inférieure du tiroir 12, le piston 5 descend sous l'action du ressort 6, et le combustible passe du compartiment inférieur 7a par le canal 9 dans le compartiment supérieur 7b, de sorte que la pompe est prête pour l'injection suivante. Le mouvement descendant du piston 5 est freiné par l'étrangle ment 8.
Aussi longtemps que le temps T de retour du piston 5 est inférieur ou au plus égal au temps f? de la course descendante du piston 2 (iî étant fonc tion de la vitesse du moteur sur lequel est montée la pompe), le piston auxiliaire 5 peut accomplir la totalité de sa course de retour, cette course ne subis sant donc pas de variation.
Mais, si la vitesse du moteur augmente, de sorte que -3 devienne plus petit que T, le piston auxiliaire 5, avant d'avoir accompli la totalité de sa course de retour, est frappé de nou veau par le jet du combustible refoulé par le piston 2 ascendant, ce jet provoquant prématurément la remontée du piston auxiliaire 5, et par conséquent un raccourcissement de sa course, ce raccourcisse ment étant d'autant plus important que la différence T -,a devient plus grande.
En d'autres termes, dès que 1# devient inférieur à T, le combustible refoulé par le piston 2 forme une sorte de butée liquide pour le piston auxiliaire 5, butée qui arrête ce piston dans sa course de retour d'autant plus tôt que la vitesse du piston de la pompe, et par conséquent la vitesse du moteur lui-même, est plus grande. Ce raccourcissement de la course du piston auxiliaire 5 a pour effet de réduire progressivement la quantité de combustible débitée par la pompe d'injection vers l'injecteur ou les injecteurs dès qu'une vitesse donnée est dépassée.
L'efficacité de cet effet de limitation est consi dérablement augmentée par le freinage du tiroir 12 lors de sa course de retour, qui retarde le moment où le piston 5 est libre de redescendre. On donne aux lumières portées respectivement par le tiroir 12 (débouchés du canal 12a) et par le cylindre 19 (débouchés du conduit 9) des formes conjuguées telles que, au cours de la descente du tiroir, la loi de variation de la section du passage soit telle que l'on obtienne la loi désirée pour la descente du piston auxiliaire 5.
Il est facile de choisir à cet effet les formes et dimensions desdites lumières, par exemple parmi celles montrées sur la fig. 6 dont les parties <I>a, b, c</I> et d indiquent quatre dispositions pouvant être éven tuellement adoptées.
Une butée 21 aménagée dans la partie supérieure du cylindre 19 détermine la position haute du tiroir 12 de façon telle que ce tiroir doive parcourir, à partir de sa position haute jusqu'au moment où le canal 12a commence à ouvrir le conduit 9, une cer taine distance indiquée par les points<I>m</I> et<I>n</I> (fig. 1), cette distance étant un multiple de la hauteur, ou, si le conduit 9 est circulaire, du diamètre de ce con duit et du passage 12a dont la section correspond à celle du conduit 9.
Ainsi, dès que le piston principal 2 de la pompe est entraînée au-delà d'une vitesse maximum donnée, déterminée par le réglage de l'étranglement H, la force du ressort 14 ne suffira plus pour faire descendre le tiroir 12,à partir de sa position haute, suffisamment bas pour ouvrir, même partiellement, le conduit 9. L'injection se trouve ainsi coupée, limitant ainsi la vitesse à cette vitesse limite donnée.
La sensibilité de la commande par le tiroir 12 dépend du rapport entre la partie m-n de la course du tiroir 12 et la partie de la course que celui-ci doit accomplir pour ouvrir complètement le conduit 9, cette dernière partie correspondant à la largeur du conduit à l'endroit du tiroir. La sensibilité s'amé liore d'autant plus que ledit rapport augmente. De préférence, on le choisit supérieur à 3 : 1.
Pour faire varier la sensibilité, on peut dans une variante régler la distance m-n en faisant varier la position axiale de la butée 21. Au sujet de la forme des sections du canal 9 et du passage 12a du tiroir 12 on peut noter qu'en général il importe que lors de la course de retour l'ouverture progressive du conduit 9 par le tiroir 12 suive une loi (fonction de la course du tiroir) dont la dérivée est encore positive.
Dans le cas où l'une au moins des ouvertures conjuguées a une section demi- circulaire, cela veut dire que l'ouverture maximum du canal est atteinte et que le tiroir 12 doit arrêter son mouvement descendant au moment où la sec tion libre obtenue a la forme d'un demi-cercle (cas des deux ouvertures en demi-cercle de la fig. 6a).
Normalement, la section libre, à l'endroit de l'étranglement 8, ajustable au moyen de la vis-poin- teau 25, doit être au moins égale à la section libre maximum du conduit 9 à l'endroit des ouvertures conjuguées afin que ne soit pas altérée la loi de progressivité due à la coopération de ces ouvertures conjuguées. Dans une variante, on pourrait suppri mer l'étranglement 8, qui n'est pas absolument nécessaire pour freiner le mouvement descendant du piston auxiliaire 5, à cause de l'étranglement produit par le tiroir 12.
Dans la variante de la pompe de la fig. 1 repré sentée par la fig. 2, le tiroir 12 est pourvu d'un canal 23 qui coopère avec un canal 24 ménagé dans le corps de la pompe et débouchant directement dans le cylindre 1. Ces deux canaux 23 et 24 sont disposés de façon telle qu'ils court-circuitent un peu avant l'instant où le tiroir 12 commence à ouvrir le con duit 9, l'étranglement Hl dont l'action retardatrice est ainsi éliminée. Le tiroir 12 ouvre donc brusque ment le conduit 9 en retombant sans autre délai sur sa butée 20, après avoir parcouru la première partie de sa course descendante avec le retard voulu. L'étranglement Hl est fixe.
Pour le reste, la pompe de la fig. 2 est identique à celle de la fig. 1.
L'ouverture par laquelle le canal 23 débouche dans la paroi latérale du tiroir 12 a une longueur axiale telle que, non seulement ce canal s'ouvre avant le conduit 9, mais qu'il est maintenu ouvert pendant toute le reste du mouvement descendant du tiroir 12.
La distance A-B (fig. 2) est supérieure à la course a-b du tiroir 12 pour que, dans la position haute du tiroir 12, le canal 23 ne puisse entrer en communi cation avec le conduit 9.
Le freinage initial du mouvement descendant du tiroir 12 a ici seulement pour effet de produire une limitation de la vitesse maximum par un plafond unique. Ce plafond empêche le moteur de dépasser une vitesse au-delà de laquelle il pourrait se dété riorer.
Dans la pompe représentée par la fig. 1, le temps dont on dispose pour transférer le liquide de la cham bre 7a dans la chambre<I>7b</I> est d'autant plus court que la sensibilité de la commande est plus grande. En revanche, dans la pompe représentée par la fig. 2, le temps disponible pour le transfert du liquide de la chambre<I>7a</I> dans la chambre<I>7b</I> est beaucoup plus long. C'est pourquoi la pompe, selon la fig. 2, est surtout intéressante pour des moteurs à régime élevé ou ayant une grand nombre de cylindres (six ou davantage), pourvu qu'un régulateur toutes vites ses ne soit pas indispensable.
La variante selon la fig. 3 se distingue de la pompe selon la fig. 1 par le fait que l'étranglement 8 manque et que l'étranglement Hl n'est pas réglable comme l'étranglement H. En outre, la tension du ressort 14 peut être réglée au moyen d'une vis de réglage 14a, ce qui permet de renoncer au réglage de l'étranglement Hl. Enfin le passage 12b du tiroir 12 est constitué par une gorge au lieu du canal 12a.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4 la chambre inférieure 7a du cylindre 7 est reliée par le conduit 9 comprenant l'étranglement 8 à la cham bre se trouvant au-dessus du piston 2 dans le cylin dre 1, de sorte que pendant la course de rappel du piston auxiliaire 5 le liquide contenu dans la chambre 7a soit refoulé dans le cylindre 1. Un conduit 27, dans lequel est intercalé un étranglement 28 relie le conduit 10, et par conséquent le cylindre 1, à la chambre supérieure 7b du cylindre 7. Le combus tible est délivré à cette chambre 7b par le piston 2 pendant sa course ascendante à travers le conduit 27.
Le tiroir 12 est intercalé dans le conduit 9 entre la chambre inférieure 7a et l'étranglement 8 et fonc tionne comme décrit en se référant à la fig. 1.
Dans la variante de la pompe de la fig. 4 repré sentée à la fig. 5 le conduit 9, 9a commandé par le tiroir 12 relie la chambre 7a à un réservoir non représenté, de sorte que le piston auxiliaire 5 dans sa course descendante refoule le liquide dans ce réservoir et non pas dans le cylindre 1.
Dans les pompes des fig. 1-5 le passage G abou tit dans le cylindre 1, et ainsi lors de la course de retour du piston 2 la pression en aval de l'étrangle ment H, respectivement Hl, est variable puisqu'elle dépendait du vide créé par ce piston 2 pendant cette course, lequel vide varie avec la vitesse d'entraîne ment de la pompe, ce qui risque de perturber le fonc tionnement du tiroir.
Dans la variante de la pompe de la fig. 1 repré sentée à la fig. 7, le passage G aboutit dans un réservoir où règne une pression constante.
Le fonctionnement de l'étranglement H freinant le retour du tiroir 12 est ainsi rendu plus sûr, puis qu'il ne dépend plus, pour un réglage donné de la vis 22 réglant l'étranglement H, du vide variable régnant dans le cylindre 1.
Le conduit G est commandé par un tiroir 31 qui ouvre le conduit lors de la course d'aspiration du piston 2 mais l'obture lors de la course de refou lement pour éviter alors une fuite parasite par l'étranglement H qui risquerait de faire baisser la pression dans le cylindre 1 et de perturber l'injec tion. A cet effet, le tiroir 31, qui coulisse dans un cylindre 32, est soumis sur l'une de ses faces à la pression régnant dans le cylindre 1, pression trans mise par le conduit 10 et un canal 33. Le tiroir 31 est soumis d'autre part à l'action d'un ressort 34 tendant à le repousser sur une butée 35, position pour laquelle le canal 31a qui le traverse assure la continuité du conduit G.
Pour le reste la pompe de la fig. 7 est identique à celle de la fig. 1.
La variante représentée à la fig. 8 est semblable à celle de la fig. 5 sauf que le canal G ne débouche pas dans le cylindre 1 mais dans un réservoir à pres sion constante et est commandé dans la pompe de la fig. 7 par un tiroir 31.
Dans la pompe illustrée à la fig. 9, le combus tible est délivré à la chambre supérieure 7b du cylin dre 7 par une pompe nourrice qui sert à alimenter également le conduit 4, par un canal 36 relié au conduit d'alimentation 4 du cylindre 1, le canal 36 étant muni d'un clapet antiretour 37. Le conduit 9 commandé par le tiroir 12 relie la chambre infé rieure 7a du cylindre 7 à un réservoir non repré- senté. Le tiroir 12 est commandé comme dans la pompe de la fig. 1.
Le fonctionnement est le suivant. Quand le piston 2 monte, le conduit 9 est fermé par le tiroir 12, la chambre 7a se remplit et le combustible dans la chambre 7b est refoulé par le piston auxiliaire 5 qui monte et injecte à travers le conduit 15, du moment que le clapet 37 est fermé. Quand le piston 2 redes cend, le tiroir 12 ouvre le conduit 9, le piston auxi liaire 5 descend et la chambre 7b est remplie par le canal 36.
Dans les pompes décrites plus haut, le mouve ment du tiroir 12 assurant la fermeture du conduit 9 est assuré par du combustible mis sous pression par le piston principal 2, ce qui soumet ce tiroir aux très hautes pressions régnant dans le cylindre 1.
Dans la pompe représentée par la fig. 10, le mouvement d'ouverture du tiroir 12 est assuré par du liquide refoulé par un piston secondaire 45 tra vaillant dans un cylindre 46 dans lequel ce liquide pénètre par un canal 47 qui débouche dans le cylin dre 46 par une lumière 48 à un niveau immédiate ment au-dessus de la surface supérieure du piston 45 lorsque celui-ci se trouve dans sa position la plus basse. Le liquide qui alimente le cylindre 46 pourrait être du combustible et dans ce cas une même pompe nourrice pourrait alimenter le conduit 4 et le canal 47.
Le cylindre 46 communique par un conduit G comprenant un étranglement Hl et par un conduit F pourvu d'un clapet E avec l'extrémité inférieure du cylindre 19. Le cylindre 46 communique avec un conduit d'échappement 50 dans lequel est intercalé un clapet de décharge 51 maintenu fermé par un ressort 52.
La force nécessaire pour repousser le clapet E et armer le tiroir 12 peut être relativement faible, par exemple entre 1/2 kg et 12 kg, de sorte qu'il suffit que le ressort 52 soit taré à une force légère ment supérieure, par exemple entre 2 et 20 kg.
Le piston secondaire 45 est commandé de façon qu'on obtienne une coïncidence entre les points morts bas et haut des deux pistons 2 et 45. Les pistons 2 et 45 pourraient, par exemple, être commandés par une même came.
Dès que le piston 45, dans son mouvement ascendant, ferme la lumière 48, le tiroir 12 est repoussé vers le haut contre la butée 21 et ferme le conduit 9. Ensuite, le clapet de décharge 51 s'ou vre et laisse échapper le surplus du liquide refoulé par le piston 45 tout en maintenant, dans le cylindre 46 et sous le tiroir 12, une pression suffisante pour que ce tiroir reste appliqué contre la butée 21 pen dant toute la course ascendante du piston 45. Au moment où le piston 45 commence son mouvement de retour, moment qui coïncide avec le début du mouvement de retour du piston 2, le tiroir 12 est repoussé par le ressort 14 vers la butée 20 et ouvre ainsi progressivement le passage 12a et par consé quent le conduit 9.
Dans une variante non représentée de la pompe illustrée par la fig. 10, on peut utiliser, pour cons tituer les pistons 2 et 45, un seul piston étagé.
Dans la pompe représentée par la fig. 11, le liquide qui fait remonter le tiroir 12 pour ouvrir le conduit 9 provient d'une source de liquide sous pression constante, qui peut être une pompe nour rice alimentant le cylindre 1 par le conduit 4. Cette pompe pourrait être une pompe à engrenage, ou on pourrait utiliser une pompe à membrane ou à piston alimentant un accumulateur régularisant la pression. Le cas échéant on pourrait également avoir recours, pour la fourniture du liquide en question, à une alimentation par gravité.
Si on utilise comme source du liquide servant à la commande d'ouverture du tiroir 12 une pompe nourrice alimentant le cylindre 1, son débit pourra être inférieur à celui qui serait nécessaire si le cylin dre 19 du tiroir 12 et le cylindre 1 devaient être remplis en même temps.
Le combustible commandant le tiroir 12 refoulé par la pompe nourrice est amené par un canal 53 à une lumière 54 par laquelle le canal 53 débouche dans la partie inférieure du cylindre 1 de la pompe, partie dans laquelle se déplace le piston 2. Un deuxième canal 55, aboutissant au cylindre 19 sous le tiroir 12, débouche également dans ladite partie inférieure du cylindre 1 par une lumière 56 située à un niveau légèrement plus élevé que le niveau de la lumière 54. Une gorge 57 est ménagée dans le piston 2, cette gorge étant située à un niveau tel qu'elle fait communiquer entre eux les canaux 53 et 55 lorsque le piston 2 se trouve dans sa position basse représentée par la fig. 11.
Par suite de cette mise en communication des canaux 53 et 55, le combustible sous pression fourni par la pompe nour rice amène le tiroir 12 dans la position pour laquelle il est appliqué contre la butée 21, c'est-à-dire pour laquelle le tiroir ferme le conduit 9. La hauteur de la gorge 57 est choisie de façon telle que ladite communication soit interrompue, lors du mouvement ascendant (course de refoulement) du piston 2, peu de temps après la fermeture de la lumière 3 par ce même piston.
Le conduit de freinage G, pourvu de l'étrangle ment H, du tiroir est commandé par une soupape 31 comme dans la pompe de la fig. 7. De plus, sur la partie du canal 55 qui s'étend entre la lumière 56 et le clapet E, est branché un canal d'échappement 64 qui débouche dans le cylindre 1 pour être mis en communication avec un canal d'évacuation 65 à tra vers une gorge 66 du piston 2 et située à un endroit tel que cette mise en communication ait lieu au moment où le piston 2 atteint son point mort haut dans le cylindre 1.
Dès que la gorge 57 du piston 2, dans la position basse de celui-ci, fait communiquer les canaux 53 et 55 l'un avec l'autre, le tiroir 31 est amené dans la position pour laquelle il ferme le canal G, le res sort 34 étant taré à une pression légèrement infé- rieure à celle à laquelle est taré le ressort 14 et ensuite le tiroir 12 est amené vers le haut contre la butée 22. Le tiroir 12 reste alors dans sa position haute aussi longtemps que le tiroir 31 ferme le canal G. Au moment où le piston 2 de la pompe atteint son point mort haut, il décharge la partie du canal 55 qui se trouve en amont du clapet E à travers les canaux 64 et 65. A ce moment, le tiroir 31 retourne dans sa position d'ouverture et ouvre le canal d'échappement G.
Le combustible qui se trouve dans le cylindre 19 peut maintenant s'échap per à travers le canal G, et le tiroir peut descendre, ce mouvement de retour étant freiné par la présence de l'étranglement H dans ledit canal G.
Dans une variante non représentée au lieu de commander le liquide assurant la montée du tiroir 12 par le piston 2 de la pompe, on pourrait avoir recours à un organe de commande distinct de ce piston et entraîné de façon telle que son action de commande soit la même que celle dudit piston ainsi qu'il vient d'être décrit.
Lorsque le tiroir 12 est commandé par du com bustible refoulé par le piston 2 de pompe, le com bustible utilisé pour déplacer le tiroir diminue le rendement volumétrique de la pompe, ce qui dans certains cas (petites pompes à très grande vitesse, par exemple) peut constituer un inconvénient.
Pour remédier à cet inconvénient, dans la pompe représentée à la fig. 12, le mouvement de fermeture du tiroir 12 est commandé mécaniquement par une came 74, calée sur un arbre rotatif 71, portant une came 70 commandant le piston 2 et contre laquelle il est sollicité par un ressort 72. La came 74 repousse le tiroir 12 vers le haut par l'intermédiaire d'un poussoir 75 sollicité par un ressort de rappel 76.
Dans une variante, la came 74 pourrait aussi être montée sur un arbre différent de l'arbre 71 et que l'on peut alors disposer à proximité du tiroir 12, auquel cas la came 74 pourrait agir directement sur le tiroir 12. On pourrait aussi supprimer l'épaule ment 20 et faire jouer à la came 74 le rôle de butée pour le tiroir 12, auquel cas le poussoir 75 pourrait être rendu solidaire dudit tiroir.
On donne à la came 74 un profil tel que le tiroir 12 obture le conduit 9 pendant la période d'ouver ture de la lumière 3 par le piston 2 et libère le tiroir, après l'avoir maintenu dans sa position d'obtu ration pendant toute la course de refoulement dudit piston, lorsque celui-ci atteint sensiblement son point mort haut.
Le profil de la came 74 est déterminé de façon que le déplacement du tiroir 12, qui provoque l'obturation du conduit 9, s'effectue rapidement avant la fin de la période de repos du piston 2 à son point mort bas. Les profils et les calages respectifs des cames 70 et 74 ne sont donc pas identiques.
Pour freiner le mouvement de retour du tiroir 12, ce dernier comporte une tête 77 logée dans un cylindre 78 sur lequel est branché, d'une part, le canal de décharge G dans lequel est disposé l'étran- glement H, et, d'autre part, un canal d'alimentation 79 relié à une source de liquide. On peut constituer cette source par un réservoir en charge (d'où le liquide peut s'écouler par gravité) ou par une pompe. On peut avantageusement utiliser comme liquide le combustible et comme source une pompe nourrice. Dans ce cas on fait aboutir le canal G au réservoir (ou encore au cylindre 1).
Pour assurer un écoule ment unidirectionnel dans le canal 79, celui-ci est muni d'un clapet antiretour 80 et/ou il débouche dans le cylindre 78 à un niveau tel qu'il ne soit découvert par la tête 77 que lorsque le tiroir est à son point mort haut.
Le fonctionnement de la pompe de la fig. 12 est le suivant Pendant la course de refoulement du piston 2, le conduit 9 est fermé et le combustible refoulé par le piston 2 déplace le piston auxiliaire 5, lequel refoule par le conduit 15 le combustible contenu dans la chambre 7b. Pendant la course de retour du piston 2, le conduit 9 est d'abord fermé, puis pro gressivement ouvert par la gorge 12b du tiroir 12 et le combustible est transféré de la chambre 7a à la chambre 7b par le conduit 9. Si le tiroir 12, freiné par l'étranglement H, arrive jusque sur sa butée 20, le conduit 9 est complètement ouvert.
Le freinage du retour du tiroir 12, qui détermine le caractère progressif de l'ouverture du conduit 9, a lieu de la façon suivante. Lorsque le tiroir arrive en position haute, sa tête 77 découvre le canal 79 et du liquide est ainsi admis dans le cylindre 78 sous la tête 77. Le retour du tiroir, qui est déterminé par le ressort 14, est freiné par le liquide que la tête 77 doit refouler à travers l'étranglement H du canal G.
Pour le reste la pompe de la fig. 12 fonctionne comme celle de la fig. 1.
Internal combustion engine fuel injection pump The invention relates to an internal combustion engine fuel injection pump, comprising a reciprocating main piston driven by the engine and a metering member which stops the flow of the fuel. pump through the opening of a discharge pipe, this member being moved hydraulically in the forward direction by the pressure of the fuel delivered by the main piston during its delivery stroke and in the return direction by a force reminder,
the flow of fuel delivered by the metering member during its return stroke being braked to slow down this return stroke, and the conduit through which the metering member delivers the fuel during its return stroke being controlled by a control member. shutter actuated in such a way that it closes this duct during the delivery strokes of the main piston. The pump according to the invention is characterized by means for slowing down the opening movement of the closure member, at least for part of its duration, in order to delay the opening of said duct relative to the start of the return stroke of the main piston.
The drawing shows, by way of example, embodiments of the injection pump according to the invention, as well as variants.
Figs. 1, 2, 3 and 7 represent a first embodiment and three variants thereof.
Figs. 9 to 12 show four other embodiments.
Fig. 6 shows in <I> a, b, c and d </I> different forms conjugates of the channel of a slide constituting the closure member and of the duct that the latter controls.
The pump according to fig. 1 comprises a cylinder 1 in which a main piston 2 operates, controlled by a cam, not shown. This piston 1 controls a port 3 through which the supply duct 4 opens into the cylinder 1. This duct 4 is fed by a feed pump (not shown) which draws fuel from a tank.
The cylinder 1 communicates by a channel 10, in which is interposed a non-return valve 11, loaded by a spring 11a, with a cylinder 7 in which slides an auxiliary piston 5 subjected to the action of a return spring 6. The compartment lower 7a of cylinder 7 into which the channel 10 opens communicates with the upper compartment 7b of this cylinder by a channel 9 comprising a throttle 8 adjustable by means of a needle screw 25 and controlled by a slide 12.
The light, through which the duct 9 opens into the lower compartment 7a of the cylinder 7 is permanently open.
The spool 12 which is subjected to the action of a return spring 14 slides in a cylinder 19 whose lower end communicates with the cylinder 1 via a channel 13 in which is interposed a non-return valve E loaded. by a res out e, and a channel G comprising a constriction H adjustable by a needle screw 22. The spool 12 is pierced by a channel 12a arranged such that it is in the extension of the channel 9 when the spring 14 has pushed the drawer to its lower position against a stop 20.
On the cylinder 7 are still connected, on the one hand, the delivery duct 15, controlled by a non-return valve 16 and connected to the injector or to the injectors supplied by the pump in question, and, on the other hand, a channel exhaust 17 which is opened by the auxiliary piston 5 when the latter has completed a certain stroke to go inside the cylinder 7.
The cylinder 7 comprises, near its lower end, a shoulder 18 against which the auxiliary piston 5 is applied by the spring 6 when it is in its rest position. As soon as the piston 2, while rising, covers the lumen of the pipe 4, it discharges the fuel through channel 10 into cylinder 7, which causes piston 5 to rise, and through channels 13 and G in cylinder 19, this which raises the drawer 12.
As soon as the latter, on its way up, interrupts the communication between the two ends of the cylinder 7, the piston 5 delivers the fuel through the pipe 15 to the injector, and the injection continues until the piston 5 discovers the discharge duct 17. When the piston 2 then descends, the spool 12, under the action of the spring 14, descends again, forcing the fuel from the cylinder 19 into the cylinder 1 via the duct G, the valve E being closed. The movement of the spool 12 is therefore slowed down by the constriction H.
As soon as the communication between the two ends of the cylinder 7 is reestablished by the arrival at its lower position of the spool 12, the piston 5 descends under the action of the spring 6, and the fuel passes from the lower compartment 7a through the channel 9 in the upper compartment 7b, so that the pump is ready for the next injection. The downward movement of the piston 5 is slowed down by the choke 8.
As long as the return time T of piston 5 is less than or at most equal to time f? of the downward stroke of the piston 2 (iî being a function of the speed of the engine on which the pump is mounted), the auxiliary piston 5 can complete its entire return stroke, this stroke therefore not undergoing any variation.
But, if the engine speed increases, so that -3 becomes smaller than T, the auxiliary piston 5, before having completed its entire return stroke, is struck again by the jet of fuel discharged by the piston 2 rising, this jet causing prematurely the rise of the auxiliary piston 5, and consequently a shortening of its stroke, this shortening being all the more important as the difference T -, a becomes greater.
In other words, as soon as 1 # becomes less than T, the fuel delivered by the piston 2 forms a kind of liquid stop for the auxiliary piston 5, which stop stops this piston in its return stroke all the more sooner than the speed of the pump piston, and therefore the speed of the motor itself, is greater. This shortening of the stroke of the auxiliary piston 5 has the effect of gradually reducing the quantity of fuel delivered by the injection pump to the injector or injectors as soon as a given speed is exceeded.
The effectiveness of this limiting effect is considerably increased by the braking of the spool 12 during its return stroke, which delays the moment when the piston 5 is free to descend. The lights carried respectively by the slide 12 (outlets of the channel 12a) and by the cylinder 19 (outlets of the conduit 9) are given conjugate shapes such as, during the descent of the slide, the law of variation of the section of the passage either such that the desired law for the descent of the auxiliary piston 5 is obtained.
It is easy to choose for this purpose the shapes and dimensions of said lights, for example among those shown in FIG. 6, parts of which <I> a, b, c </I> and d indicate four provisions which may be adopted.
A stop 21 arranged in the upper part of the cylinder 19 determines the high position of the spool 12 so that this spool must travel, from its high position until the moment when the channel 12a begins to open the duct 9, a cer a distance indicated by the points <I> m </I> and <I> n </I> (fig. 1), this distance being a multiple of the height, or, if the duct 9 is circular, of the diameter of this duct and the passage 12a, the section of which corresponds to that of the duct 9.
Thus, as soon as the main piston 2 of the pump is driven beyond a given maximum speed, determined by the adjustment of the throttle H, the force of the spring 14 will no longer be sufficient to lower the spool 12, from from its high position, low enough to open, even partially, the conduit 9. The injection is thus cut off, thus limiting the speed to this given limit speed.
The sensitivity of the control by the spool 12 depends on the ratio between the min part of the stroke of the spool 12 and the part of the stroke that the latter must accomplish in order to fully open the duct 9, the latter part corresponding to the width of the duct. at the place of the drawer. The sensitivity improves as the said ratio increases. Preferably, it is chosen to be greater than 3: 1.
In order to vary the sensitivity, it is possible in a variant to adjust the distance mn by varying the axial position of the stop 21. Regarding the shape of the sections of the channel 9 and of the passage 12a of the spool 12 it can be noted that in general it is important that during the return stroke the progressive opening of the duct 9 by the spool 12 follows a law (function of the spool stroke) whose derivative is still positive.
In the case where at least one of the conjugate openings has a semi-circular section, this means that the maximum opening of the channel is reached and that the spool 12 must stop its downward movement when the free section obtained has the shape of a semicircle (case of the two openings in a semicircle in fig. 6a).
Normally, the free section, at the location of the constriction 8, adjustable by means of the punch screw 25, must be at least equal to the maximum free section of the duct 9 at the location of the conjugate openings so that the law of progressivity due to the cooperation of these conjugate openings is not altered. In a variant, the constriction 8 could be eliminated, which is not absolutely necessary to slow down the downward movement of the auxiliary piston 5, because of the constriction produced by the spool 12.
In the variant of the pump of FIG. 1 shown in fig. 2, the spool 12 is provided with a channel 23 which cooperates with a channel 24 formed in the body of the pump and opening directly into the cylinder 1. These two channels 23 and 24 are arranged such that they short-circuit a little before the moment when the drawer 12 begins to open the duct 9, the constriction H1 whose retarding action is thus eliminated. The slide 12 therefore suddenly opens the conduit 9 by falling back without further delay on its stop 20, after having gone through the first part of its downward stroke with the desired delay. The throttle H1 is fixed.
For the rest, the pump of FIG. 2 is identical to that of FIG. 1.
The opening through which the channel 23 opens into the side wall of the drawer 12 has an axial length such that not only does this channel open before the duct 9, but that it is kept open throughout the remainder of the downward movement of the valve. drawer 12.
The distance A-B (fig. 2) is greater than the stroke a-b of the spool 12 so that, in the high position of the spool 12, the channel 23 cannot enter into communication with the duct 9.
The initial braking of the downward movement of the spool 12 here only has the effect of producing a limitation of the maximum speed by a single ceiling. This cap prevents the motor from exceeding a speed beyond which it could deteriorate.
In the pump shown in FIG. 1, the time available to transfer the liquid from chamber 7a to chamber <I> 7b </I> is all the shorter as the sensitivity of the control increases. On the other hand, in the pump shown in FIG. 2, the time available for transferring the liquid from the chamber <I> 7a </I> to the chamber <I> 7b </I> is much longer. Therefore the pump, according to fig. 2, is especially useful for engines at high speed or having a large number of cylinders (six or more), provided that an all-speed governor is not essential.
The variant according to FIG. 3 differs from the pump according to fig. 1 by the fact that the constriction 8 is missing and that the constriction H1 is not adjustable like the constriction H. In addition, the tension of the spring 14 can be adjusted by means of an adjusting screw 14a, which allows to dispense with the throttle setting Hl. Finally, the passage 12b of the drawer 12 is formed by a groove instead of the channel 12a.
In the embodiment shown in FIG. 4 the lower chamber 7a of the cylinder 7 is connected by the conduit 9 comprising the constriction 8 to the chamber located above the piston 2 in the cylinder 1, so that during the return stroke of the auxiliary piston 5 the liquid contained in chamber 7a is discharged into cylinder 1. A pipe 27, in which is interposed a constriction 28 connects the pipe 10, and consequently the cylinder 1, to the upper chamber 7b of the cylinder 7. The fuel is delivered to this chamber 7b by the piston 2 during its upward stroke through the duct 27.
The drawer 12 is interposed in the duct 9 between the lower chamber 7a and the constriction 8 and operates as described with reference to FIG. 1.
In the variant of the pump of FIG. 4 shown in fig. 5 the conduit 9, 9a controlled by the slide 12 connects the chamber 7a to a reservoir, not shown, so that the auxiliary piston 5 in its downward stroke delivers the liquid into this reservoir and not into the cylinder 1.
In the pumps of fig. 1-5 the passage G abou tit in the cylinder 1, and thus during the return stroke of the piston 2 the pressure downstream of the constriction H, respectively Hl, is variable since it depended on the vacuum created by this piston 2 during this stroke, which vacuum varies with the driving speed of the pump, which risks disturbing the operation of the spool.
In the variant of the pump of FIG. 1 shown in fig. 7, the passage G ends in a reservoir where there is a constant pressure.
The operation of the throttle H slowing the return of the spool 12 is thus made more reliable, since it no longer depends, for a given setting of the screw 22 regulating the throttle H, on the variable vacuum prevailing in the cylinder 1.
The duct G is controlled by a slide 31 which opens the duct during the suction stroke of the piston 2 but closes it during the discharge stroke to then avoid a parasitic leak through the constriction H which would risk lowering the pressure in cylinder 1 and disturb the injection. To this end, the slide 31, which slides in a cylinder 32, is subjected on one of its faces to the pressure prevailing in the cylinder 1, the pressure transmitted by the conduit 10 and a channel 33. The slide 31 is subjected. on the other hand to the action of a spring 34 tending to push it back onto a stop 35, a position for which the channel 31a which passes through it ensures the continuity of the duct G.
For the rest, the pump of fig. 7 is identical to that of FIG. 1.
The variant shown in FIG. 8 is similar to that of FIG. 5 except that the channel G does not open into cylinder 1 but into a constant pressure reservoir and is controlled in the pump of FIG. 7 by a drawer 31.
In the pump shown in fig. 9, the fuel is delivered to the upper chamber 7b of the cylinder 7 by a feed pump which also serves to supply the pipe 4, by a channel 36 connected to the supply pipe 4 of the cylinder 1, the channel 36 being provided with a non-return valve 37. The duct 9 controlled by the spool 12 connects the lower chamber 7a of the cylinder 7 to a reservoir, not shown. The spool 12 is controlled as in the pump of FIG. 1.
The operation is as follows. When the piston 2 rises, the duct 9 is closed by the spool 12, the chamber 7a fills up and the fuel in the chamber 7b is discharged by the auxiliary piston 5 which rises and injects through the duct 15, as long as the valve 37 is closed. When the piston 2 comes back down, the slide 12 opens the duct 9, the auxiliary piston 5 goes down and the chamber 7b is filled by the channel 36.
In the pumps described above, the movement of the spool 12 ensuring the closure of the duct 9 is provided by fuel pressurized by the main piston 2, which subjects this spool to the very high pressures prevailing in the cylinder 1.
In the pump shown in FIG. 10, the opening movement of the drawer 12 is provided by the liquid discharged by a secondary piston 45 working in a cylinder 46 in which this liquid enters through a channel 47 which opens into the cylinder 46 through a light 48 at a level immediately above the upper surface of the piston 45 when the latter is in its lowest position. The liquid which feeds the cylinder 46 could be fuel and in this case the same booster pump could feed the pipe 4 and the channel 47.
The cylinder 46 communicates by a duct G comprising a constriction H1 and by a duct F provided with a valve E with the lower end of the cylinder 19. The cylinder 46 communicates with an exhaust duct 50 in which is interposed a valve. discharge 51 held closed by a spring 52.
The force required to push the valve E and cock the spool 12 can be relatively low, for example between 1/2 kg and 12 kg, so that it is sufficient that the spring 52 is calibrated to a slightly greater force, for example between 2 and 20 kg.
The secondary piston 45 is controlled so that a coincidence is obtained between the bottom and top dead centers of the two pistons 2 and 45. The pistons 2 and 45 could, for example, be controlled by the same cam.
As soon as the piston 45, in its upward movement, closes the port 48, the spool 12 is pushed upwards against the stop 21 and closes the duct 9. Then, the relief valve 51 opens and lets the surplus escape. liquid discharged by piston 45 while maintaining, in cylinder 46 and under spool 12, sufficient pressure for this spool to remain applied against stop 21 during the entire upward stroke of piston 45. At the moment when piston 45 begins its return movement, a moment which coincides with the start of the return movement of the piston 2, the spool 12 is pushed back by the spring 14 towards the stop 20 and thus gradually opens the passage 12a and consequently the duct 9.
In a variant, not shown, of the pump illustrated in FIG. 10, it is possible to use, to constitute the pistons 2 and 45, a single stepped piston.
In the pump shown in FIG. 11, the liquid which brings up the drawer 12 to open the conduit 9 comes from a source of liquid under constant pressure, which may be a feed pump supplying the cylinder 1 through the conduit 4. This pump could be a gear pump , or one could use a diaphragm or piston pump supplying an accumulator regulating the pressure. If necessary, a gravity feed could also be used for the supply of the liquid in question.
If a feed pump supplying cylinder 1 is used as the source of the liquid serving to control the opening of spool 12, its flow rate may be less than that which would be necessary if cylinder 19 of spool 12 and cylinder 1 were to be filled. at the same time.
The fuel controlling the slide valve 12 delivered by the feed pump is brought through a channel 53 to a lumen 54 through which the channel 53 opens into the lower part of the cylinder 1 of the pump, part in which the piston 2 moves. A second channel 55, leading to the cylinder 19 under the slide 12, also opens into said lower part of the cylinder 1 through a slot 56 located at a level slightly higher than the level of the slot 54. A groove 57 is formed in the piston 2, this groove being located at a level such that it makes the channels 53 and 55 communicate with each other when the piston 2 is in its low position shown in FIG. 11.
As a result of this communication of the channels 53 and 55, the pressurized fuel supplied by the feed pump brings the spool 12 into the position for which it is applied against the stop 21, that is to say for which the drawer closes the duct 9. The height of the groove 57 is chosen such that said communication is interrupted during the upward movement (discharge stroke) of the piston 2, shortly after the closing of the slot 3 by this same piston .
The braking duct G, provided with the constriction H, of the spool is controlled by a valve 31 as in the pump of FIG. 7. In addition, on the part of the channel 55 which extends between the port 56 and the valve E, is connected an exhaust channel 64 which opens into the cylinder 1 to be placed in communication with an exhaust channel 65. through a groove 66 of the piston 2 and located at a location such that this communication takes place when the piston 2 reaches its top dead center in the cylinder 1.
As soon as the groove 57 of the piston 2, in the lower position thereof, makes the channels 53 and 55 communicate with each other, the spool 31 is brought into the position for which it closes the channel G, the res out 34 being calibrated at a pressure slightly lower than that at which the spring 14 is calibrated and then the spool 12 is brought up against the stop 22. The spool 12 then remains in its upper position as long as the spool. 31 closes channel G. When the pump piston 2 reaches its top dead center, it unloads the part of channel 55 which is located upstream of valve E through channels 64 and 65. At this time, the spool 31 returns to its open position and opens the exhaust channel G.
The fuel which is in the cylinder 19 can now escape through the channel G, and the slide can descend, this return movement being slowed down by the presence of the constriction H in said channel G.
In a variant not shown instead of controlling the liquid ensuring the rise of the spool 12 by the piston 2 of the pump, one could have recourse to a control member separate from this piston and driven in such a way that its control action is the same as that of said piston as has just been described.
When the spool 12 is controlled by fuel delivered by the pump piston 2, the fuel used to move the spool decreases the volumetric efficiency of the pump, which in certain cases (small pumps at very high speed, for example) can be a disadvantage.
To remedy this drawback, in the pump shown in FIG. 12, the closing movement of the drawer 12 is mechanically controlled by a cam 74, wedged on a rotary shaft 71, carrying a cam 70 controlling the piston 2 and against which it is biased by a spring 72. The cam 74 pushes the drawer 12 back. upwards via a pusher 75 biased by a return spring 76.
In a variant, the cam 74 could also be mounted on a different shaft from the shaft 71 and which can then be placed near the spool 12, in which case the cam 74 could act directly on the spool 12. One could also remove the shoulder 20 and make the cam 74 act as a stop for the drawer 12, in which case the pusher 75 could be made integral with said drawer.
The cam 74 is given a profile such that the slide 12 closes the conduit 9 during the period of opening of the lumen 3 by the piston 2 and releases the slide, after having kept it in its closed position for the entire delivery stroke of said piston, when the latter substantially reaches its top dead center.
The profile of the cam 74 is determined so that the movement of the spool 12, which causes the plugging of the duct 9, takes place rapidly before the end of the rest period of the piston 2 at its bottom dead center. The profiles and the respective settings of the cams 70 and 74 are therefore not identical.
To slow down the return movement of the spool 12, the latter comprises a head 77 housed in a cylinder 78 to which is connected, on the one hand, the discharge channel G in which the throttle H is placed, and, d 'on the other hand, a supply channel 79 connected to a source of liquid. This source can be constituted by a tank under load (from which the liquid can flow by gravity) or by a pump. The fuel can advantageously be used as liquid and a feed pump as a source. In this case, the channel G is brought to the reservoir (or again to cylinder 1).
To ensure unidirectional flow in the channel 79, the latter is provided with a non-return valve 80 and / or it opens into the cylinder 78 at a level such that it is only uncovered by the head 77 when the spool is at its top dead center.
The operation of the pump of fig. 12 is as follows During the delivery stroke of the piston 2, the duct 9 is closed and the fuel delivered by the piston 2 displaces the auxiliary piston 5, which delivers through the duct 15 the fuel contained in the chamber 7b. During the return stroke of the piston 2, the duct 9 is first closed, then progressively opened by the groove 12b of the drawer 12 and the fuel is transferred from the chamber 7a to the chamber 7b through the duct 9. If the drawer 12, braked by the constriction H, arrives as far as its stop 20, the duct 9 is completely open.
The braking of the return of the spool 12, which determines the progressive nature of the opening of the duct 9, takes place as follows. When the spool arrives in the high position, its head 77 uncovers the channel 79 and liquid is thus admitted into the cylinder 78 under the head 77. The return of the spool, which is determined by the spring 14, is braked by the liquid that the head 77 must flow back through the constriction H of the G channel.
For the rest, the pump of fig. 12 operates like that of FIG. 1.