FR2523217A1 - Procede de determination du debut et/ou de la fin de l'obturation d'orifices d'alimentation en fluide d'une enceinte et dispositif permettant cette determination - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE DE DETERMINATION DU DEBUT ETOU DE LA FIN DE L'OBTURATION TOTALE DES ORIFICES D'ALIMENTATION D'UNE ENCEINTE PAR UN ORGANE MOBILE A L'INTERIEUR DE CETTE ENCEINTE 28 NORMALEMENT RACCORDEE A UNE ALIMENTATION EN FLUIDE ET A UN RECEPTEUR. POUR EFFECTUER CETTE DETERMINATION, ON REALISE LE DEBRANCHEMENT DU RACCORDEMENT DE L'ENCEINTE 28 A L'ALIMENTATION EN FLUIDE, LE REMPLACEMENT DU RACCORDEMENT A UN RECEPTEUR DE FLUIDE PAR UN RACCORDEMENT 5, 20, 19 A UNE SOURCE DE GAZ COMPRIME A PRESSION CONSTANTE 17, 24, L'OBSERVATION DE LA PRESSION DANS L'ENCEINTE EN FONCTION DU DEPLACEMENT DE L'ORGANE MOBILE, ET, LA DETECTION DE L'ANGLE DE ROTATION CORRESPONDANT A L'ATTEINTE DE LA VALEUR MAXIMALE DE LA PRESSION. UNE APPLICATION EST LA DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES D'UNE POMPE D'INJECTION D'UN MOTEUR TYPE DIESEL.

Description

Procédé de détermination du début et/ou de la fin de l'obturation d'orifices d'alimentation en fluide d'une enceinte et dispositif permettant cette détermination.

L'invention a été réalisée dans le domaine de l'injection du combustible dans les cylindres des moteurs à combustion interne, type "Diesel". Elle concerne plus généralement, la détermination de la caractéristique de début et/ou de fin d'injection d'une pompe à injection, quel que .soit le type de moteur sur lequel cette pompe est montée, et concerne d'une manière très générale, la détermination du début et/ou de la fin de l'obtura- tion des orifices faisant communiquer une enceinte avec l'extérieur.

En ce qui concerne les moteurs "Diesel", on sait que leurs caractéristiques de fonctionnement dépendent, pour une très large part, du réglage correct des pompes d'injection et en particulier, du moment précis du début et/ou de fin d'injection du combustible qui correspond à l'obturation complète de l'orifice d'arrivée du combustible dans la pompe d'injection.

A ce jour, on sait seulement déterminer le point de début d'injection, et encore uniquement dans certains cas.

On utilise ainsi l'une des méthodes dites, de la lumière, de là goutte ou du capillaire. Cependant, on constate que ces méthodes présentent, soit une inadaptation pour certains types de moteurs, soit une précision douteuse, le résultat obtenu dépendant dans tous les cas, beaucoup de la qualité de l'opérateur.

Ces inconvénients sont encore plus sensibles lorsqu'il s'agit de déterminer l'avance de la préinjection et l'avance à l'injection principale d'une pompe d'injection permettant deux injections successives de combustible, car, dans ce cas, l'avance à l'injection principale ne peut être mise en évidence par les méthodes connues.

La pompe d'injection, élément du circuit d'injection d'un moteur, a pour rôle dtintroduire un volume détermine de combustible, fonction du couple demandé, à un moment précis du cycle, dans la chambre de combustion correspondante du moteur.

Le début et/ou la fin de cette injection sont généra
lement définis par des angles repères de la rotation que l'arbre
vilebrequin doit effectuer entre le moment ou, pour un cylindre
considéré, le piston correspondant de la pompe à injection achève
d'obturer le (ou les) orifices d'arrivée du combustible dans
cette pompe et le moment où le piston moteur est en position
dite de point mort haut.

Il est difficile de déterminer avec exactitude l'ing-
tant précis de fin d'obturation, ou de début d'ouverture du ou
des orifices d'arrivée du combustible par le piston de la pompe
d'injection. En effet, ceci revient à déterminer le point de
tangence d'une droite représentant la tête du piston d'injection,
avec un cercle représentant l'orifice d'arrivée du combustible.

L'invention entend remédier aux inconvénients précités
d'imprécision, voire d'impossibilité de la détermination des caractéristiques fonctionnelles d'une pompe d'injection.

A cet effet, dans sa généralité, elle est d'abord relative, dans une enceinte, qui est munie d'au moins deux orifices susceptibles de la faire communiquer avec l'extérieur, l'un, dit "orifice d'alimentation", l'autre, dit "orifice de refoulement", et, qui contient un organe mobile susceptible sélectivement, selon
la position qu'il occupe dans l'enceinte, de découvrir les orifi
ces d'alimentation et, au contraire1 de réaliser leur obturation,
ladite enceinte étant normalement raccordée à, et sélectivement,
soit mise en communication avec une alimentation en fluide et
isolée d'un récepteur de fluide, soit isolée de ladite alimentation en fluide et mise en communication avec ledit récepteur de fluide,
telle qu'une pompe d'injection de combustible d'un moteur à combustion interne dont l'enceinte est normalement raccordée à une alimentation en combustible et à un injecteur de combustible et est sélectivement soit mise en communication avec l'alimentation en combustible et isolée de l'injecteur, soit isolée de l'alimentation en combustible et mise en communication avec l'injecteur, à un procédé de détermination du début et/ou de la fin de l'obturation totale des orifices d'alimentation par ledit organe mobile.

Pour effectuer cette détermination, on réalise les opérations successives suivantes
- débranchement des raccordements de l'enceinte à l'alimentation en fluide et au récepteur de fluide,
- remplacement du raccordement au récepteur de fluide par un raccordement de l'enceinte à une source de gaz comprimé à pression constante,
- déplacement de l'organe mobile à l'intérieur de l'enceinte,
- observation de la valeur de la pression dans l'enceinte en fonction du déplacement de l'organe mobile, et, détection, au cours de cette observation, de la position de l'organe mobile correspondant à la cessation de variations de la valeur de la pression et à l'atteinte de la valeur maximale de la pression.

Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence adoptées
- l'observation de la valeur de la pression comprend elle-même les phases suivantes
relevé préalable de la valeur maximale de la pression dans l'enceinte correspondant à l'obturation par l'organe mobile des orifices d'alimentation,
déplacement de l'organe mobile jusqu'à le placer dans une configuration découvrant lesdits orifices d'alimentation, alors non raccordés à l'alimentation en fluide, et correspondant à l'observation d'une valeur faible ou nulle de la pression,
nouveau déplacement de l'organe mobile, en sens inverse du précédent, correspondant à une variation de la pression entre lesdites valeurs faible ou nulle et maximale,
détection de la nouvelle atteinte par la pression de ladite valeur maximale, et,
. relevé de la position correspondante de l'organe mobile
- le choix de la pression de la source de gaz comprimé à pression constante est celui d'une pression faible, de préférence d'une pression absolue inférieure à 1,5 bars
- on règle la valeur du débit maximal de ladite source de gaz comprimé en fonction de la cylindrée de ladite enceinte.

L'invention a également pour objet un dispositif permettant la détermination du début et/ou de la fin de l'obturer tion totale des orifices faisant communiquer une enceinte avec l'extérieur, par un organe mobile à l'intérieur de l'enceinte et susceptible d'obturer lesdits orifices, ladite enceinte étant normalement munie de raccords à, et sélectivement, soit mise en communication avec une alimentation en fluide par lesdits orifices et isolée d'un récepteur de fluide, soit isolée de ladite alimentation en fluide et mise en communication avec ledit récepteur de fluide.

Ce dispositif comprend
. une source de gaz comprimé à pression non régulée,
. un conduit de liaison de ladite source à pression non régulée audit raccord de refoulement de l'enceinte de travail,
un manodétendeur, disposé sur ce conduit de liaison, et,
un manomètre de surveillance, raccordé au conduit de liaison, entre le manodétendeur et l'extrémité du conduit de liaison susceptible d'être raccordée au raccord de refoulement de l'enceinte.

De manière avantageuse, un limiteur réglable de débit est disposé sur le conduit de liaison entre la source à pression non régulée et le manodétendeur.

L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparattront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple.

Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif.

I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique simplifiée d'un moteur "Diesel" connu,
- la figure 2 est un schéma d'un dispositif de détermination conforme à l'invention
- les figures 3 et 4 sont des coupes axiales de la pompe d'injection représentée sur la figure 2, dans deux autres configurations distinctes relatives à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention
- la figure 5 est une coupe axiale d'une variante de pompe d'injection à laquelle peut être appliqué le procédé conforme à l'invention
- la figure 6 est une vue en élévation du piston d'une pompe d'injection à pistons selon une autre variante de conception ; et,
- la figure 7 est le diagramme d'évolution de la pression interne d'une pompe d'injection lors de l'application d'un procédé conforme à l'invention.

L'exemple d'application représenté est celui d'un moteur type "Diesel" 1 comprenant plusieurs injecteurs 2 et plusieurs pompes d'injection 3. Chaque pompe 3 présente deux raccords 4 et 5 reliés par des conduits 6 et 7, à un réservoir de combustible ("Diesel Oil" par exemple) 8 et à un injecteur 2, respectivement.

Chaque pompe d'injection 3 comprend un cylindre 9, à l'intérieur duquel un piston 10 est monté coulissant, présentant une faxe extrême 14 délimitée par un plan perpendiculaire à l'axe 11 du cylindre, et, une rainure hélicoldale 12. Les raccords d'admission. 4 et de refoulement 5 débouchent à l'intérieur du cylindre 9 par des orifices 4a et Sa, respectivement, le ou les orifices 4a pouvant être obturés par le piston 10 pendant une partie de la course de celui-ci, par la paroi comprise entre lesdites face extrême 14 et rainure 12. Un conduit 13 relie, par ailleurs, ces face 14 et rainure 12.

Dans la configuration de la figure 2, les orifices 4a sont entièrement découverts par le piston 10. De plus, les conduits 6 et 7 ont été débranchés. Enfin, généralement, un clapet de refoulement est placé au niveau du raccord 5, mais, pour les besoins de la mesure, ce clapet a été enlevé de sa place habituelle.

Un dispositif 27 particulier à l'invention est Egalement représenté sur la figure 2 et est constitué par
- une source de gaz comprimé à pression non régulée 15, munie de son conduit de sortie 16, et constituée, par exemple, par un réseau d'air comprimé industriel à 7 bars,
- un conduit de liaison 17, raccordé, d'une part (18), audit conduit 16, d'autre part (19), à un conduit 20 luimême raccordé au raccord de refoulement 5 de la pompe d'injection 3,
- placés successivement sur le conduit de liaison 17, de la source 15 vers la pompe d'injection 3, un distributeur (ou valve) d'arrêt 21 à deux positions, un filtre 22, un régulateur réglable de débit 23, un manodétendeur 24, et,
- raccordé en dérivation (conduit 25) au conduit de liaison 17, entre le manodétendeur 24 et le raccord 19, un manomètre 26.

Les points suivants doivent être notés
- les deux positions du distributeur 21 correspondent, la première position, à l'obturation du conduit de liaison 17, et, la deuxième position, (représentée sur la figure 2), à la mise en libre communication des deux tronçons de ce conduit de liaison raccordés à ce distributeur
- le manodétendeur est, de préférence, choisi pour, d'une part, bien entendu, réduire la valeur de pression du gaz comprimé dirigé vers la pompe d'injection 3 et réguler cette pression pour qu'elle ait une valeur constante lorsque les orifices 4a sont obturés, d'autre part, que la valeur maximale de cette pression constante soit relativement faible ; ainsi, partant d'air comprimé industriel à 7 bars, le manodétendeur 24 réduira avantageusement cette pression à moins de 1,5 bars, 1,220 bars par exemple
- le régulateur de débit 23, constituant une restriction réglable (23a), a pour fonction d'ajuster la valeur du débit dirigé vers la pompe d'injection 3 aux caractéristiques volumiques (cylindrée) de cette pompe, la valeur de ce débit étant, en première approximation, proportionnelle à la cylindrée.

En partant de la configuration de la figure 2 et en entraînant en rotation l'arbre-vilebrequin 30 du moteur, qui commande le mouvement du piston 10 par l'intermédiaire de l'arbre à cames corresgondant,il va être possible de masquer progressivement, et, pour finir, complètement (figures 3 et 4) les orifices 4a par le piston 10.Observant, à l'aide du manomètre 26, les valeurs P de la pression du gaz comprimé contenu dans la chambre 28 de la pompe d'injection 3, et en en traçant la variation en fonction de l'angle A de rotation de l'arbre-vilebrequin du moteur, on obtient le diagramme de la figure 7, sur lequel les remarques suivantes sont faites
- les orifices 4a étant complètement ouverts (figure 2), la pression résiduelle est faible P (avant l'angle A1, droite
o CO, et après l'angle A4, droite C4, égale dans les essais réellement effectués à 1,020 bars (pression absolue)
- les orifices 4a étant, au contraire, totalement obturés (figure 4), la pression a sa valeur maximale PMAX (droite C2), égale, durant lesdits essais, à 1,220 bars, l'angle variant entre A2 et A
à à fur et à mesure que les orifices 4a sont progressivement obturés, l'angle A variant de A1 à A2 (courbe C1), ou sont progressivement découverts, l'angle A variant de A3 à A4 (courbe C3), la pression varie continûment entre ses valeurs minimale P et maximale PMAX
o
- la valeur intéressante à relever est celle de l'angle A2, ou une valeur proche de A2 en fonction de la précision de mesure souhaitée, correspondant à la configuration de la figure 3, dans laquelle la face supérieure 14 du piston 10 est juste tangente aux orifices 4a, et relative au début du refoulement statique du combustible par la pompe d'injection 3 vers 1 'injec- teur 2, lors du fonctionnement effectif du moteur 1
- pour certains moteurs, les réglages de l'injection sont effectués à partir de l'angle A3 de fin d'injection statique, correspondant, lorsque le piston 10 parcourt sa course ascendante, à la tangence de la rainure 12 avec les orifices 4a (figure 5)
- quel que soit l'angle A2 ou A3 pris comme repère de réglage de l'injection, on constate qu'avec le dispositif décrit, il est possible de déterminer les valeurs de ces angles avec une très bonne précision en observant la variation de la.

pression et notamment les raccordements des courbes C1 ou C avec la droite C2 ; à titre indicatif, la précision obtenue est de l'ordre de 0,1 à 0,2 degrés de rotation de l'arbre-vilebrequin.

Le procédé de mesure est alors le suivant
1 - l'arbre-vilebrequin est entraîné en rotation jusqu'à ce que le piston 10 soit d'abord placé dans sa position de la figure 4, et, la valeur PMAX de la pression est relevée
2 - le piston 10 est ensuite placé dans la configuration de la figure 2, de manière à découvrir complètement les orifices 4a ; la valeur P est relevée
o
Un. réglage ou ajustement des valeurs P et PMAX doit éventuelle
o ment être effectué par l'opérateur, et peut être effectué par action, en ce que concerne Po, sur le régulateur de débit 23, et, en ce qui concerne PMAX, sur le manodétendeur 24
3 - puis, à partir de la droite CO, l'angle A de rotation de l'arbre-vilebrequin est modifié de manière à pouvoir tracer les courbes successives C0, C11 C21 C3, CH3 C4
- à l'approche de la valeur A2 (ou A ) de l'angle
3
A, l'opérateur observe avec une grande attention le manomètre 26 pour noter l'attente ou l'approche par la pression de sa valeur eaximale PMAX, à laquelle correspond l'angle A2 (ou A3).

Du fait de la connaissance préalable, par l'opération 1, de la valeur PMAX, l'opérateur peut effectivement noter avec précision l'atteinte de cette valeur par la pression dans la chambre 28 lorsque l'angle A varie de A1 à A2, ce qui explique la qualité des mesures réalisées.

Par ailleurs, il convient que les mesures soient effectuées toujours dans les mêmes conditions. En particulier, il est bon que la perte de charge du gaz comprimé à travers la pompe d'injection, lorsque les orifices 4a sont ouverts, ait une valeur sensiblement constante. Le régulateur de débit 23 permet d'ajuster cette perte de charge en fonction des caractéristiques, notamment de cylindrées, des diverses pompes d'injection soumises aux - mesures.

En outre, comme cela a déjà été noté, la pression du gaz comprimé délivré par le manodétendeur 24 est faible 1,220 bars dans les essais effectués. Ceci permet d'obtenir une précision encore accrue des mesures, par l'élimination d'une grande partie des pertes de charge et par la possibilité d'utiliser des appareils de précision, notamment un manomètre 26 de précision.

Enfin, ayant noté qu'avec un piston 10 présentant une seule rampe hélicoidale 12, il était possible de définir avec précision les valeurs A2 et/ou A3 de l'angle A, on comprend qu'il n'y a pas davantage de difficulté pour déterminer les angles de début et de fin d'injection d'une pompe d'injection dont le piston lOa - lOb permet des injections multiples (figure 6).

La face 14a de la partie lOs de ce piston peut d'ailleurs n'être pas entièrement plane (rampe 29) et les diverses rampes peuvent avoir des formes variées, non nécessairement planes ou hélicoidales.

L'invention n'est pas limitée à la description des réalisations représentées, mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dans une enceinte (28), qui est munie d'au moins deux orifices susceptibles de la faire communiquer avec l'extérieur, l'un (4a), dit "orifice d'alimentation", L'autre (5a), dit "orifice de refoulement' et, qui contient un organe mobile (10) susceptible sélectivement, selon la position qu'il occupe dans l'enceinte, de découvrir les orifices d'alimentation et, au contraire, de réaliser leur obturation, ladite enceinte étant normalement raccordée à, et sélectivement, soit mise en communication avec une alimentation en fluide (8) et isolée d'un récepteur de fluide (2), soit isolée de ladite alimentation en fluide (8) et mise en communication avec ledit récepteur de fluide (2), telle qu'une pompe d'injection de combustible d'un moteur à combustion interne dont l'enceinte est normalement raccordée (6 et 7) à une alimentation en combustible (8) et à un injecteur de combustible (2) et est sélectivement (10) soit mise en communication avec l'alimentation en combustible et isolée de l'injecteur, soit isolée de l'alimentation en combustible et mise en communication avec l'injecteur, un procédé de détermination du début et/ou de la fin de l'obturation totale des orifices d'alimentation par ledit organe mobile, caractérisé en ce que, pour effectuer cette détermination, on réalise les opérations successives suivantes

- débranchement des raccordements (6 et 7) de l'enceinte (28) à l'alimentation en fluide et au récepteur de fluide,

- remplacement du raccordement au récepteur de fluide par un raccordement (20-19) de l'enceinte à une source de gaz comprimé à pression constante (24),

- déplacement de l'organe mobile à l'intérieur de l'enceinte,

- observation de la valeur P de la pression dans l'enceinte (28) en fonction du déplacement de l'organe mobile, et, détection, au cours de cette observation, de la position (A2) de l'organe mobile correspondant à la cessation de variations (Cl) de la valeur de la pression et à l'atteinte de la valeur maximale (P MAX) de la pression.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'observation de la valeur de la pression comprend elle-même les phases suivantes

- relevé préalable de la valeur maximale (P MAX) de la pression dans l'enceinte (28) correspondant (figure 4) à llobtu- ration par l'organe mobile des orifices d'alimentation (4a),

- déplacement de l'organe mobile jusqu'à le placer dans une configuration découvrant lesdits orifices d'alimentation (figure 2), alors non raccordés à l'alimentation en fluide, et correspondant à l'observation d'une valeur faible ou nulle (PO) de la pression,

- nouveau déplacement de l'organe mobile, en sens inverse du précédent, correspondant à une variation - (C1) de la pression

1 entre lesdites valeurs faible ou nulle (PO) et maximale (P MAX),

- détection de la nouvelle atteinte par la pression de ladite valeur maximale (P MAX), et,

- relevé de la position (A2)- correspondante de l'organe mobile.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le choix de la pression de la source de gaz comprimé à pression constante (24) est celui d'une pression faible, de préférence d'une pression absolue inférieure à 1,5 bars.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on règle (23-23a) la valeur du débit maximal de ladite source de gaz comprimé en fonction de la cylindrée de ladite enceinte.

5. Dispositif permettant la détermination du début et/ou de la fin de l'obturation totale des orifices (4a) faisant communiquer une enceinte (28) avec l'extérieur, par un organe (10) mobile à l'intérieur de l'enceinte et susceptible d'obturer lesdits orifices (4a), ladite enceinte étant normalement munie de raccords à, et sélectivement, soit mise en communication avec une alimentation en fluide (8) par lesdits orifices (4a) et isolée dlun récep- teur de fluide (2), soit isolée de ladite alimentation en fluide (8) et mise en communication avec ledit récepteur de fluide (2), caractérisé en ce qu'il comprend

- une source de gaz comprimé a pression non régulée (15),

- un conduit de liaison (17) de ladite source à pression non régulée (15) audit raccord de refoulement (5) de l'enceinte de travail,

- un manodétendeur (24), disposé sur ce conduit de liaison (17), et,

- un manomètre de surveillance (26), raccordé (25) au conduit de liaison (17), entre le manodétendeur (24) et l'extrémité (19) du conduit de liaison (17) susceptible d'être raccordée au raccord de refoulement (5) de l'enceinte (28).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un limiteur (23) réglable (23a) de débit est disposé sur le conduit de liaison (17) entre la source à pression non régulée (15) et le manodétendeur (24).