WO1998025026A1 - Dispositif de ralentissement d'ouverture et de reduction de fuite pour systemes d'injection a pression constante utilises sur moteurs diesel - Google Patents

Dispositif de ralentissement d'ouverture et de reduction de fuite pour systemes d'injection a pression constante utilises sur moteurs diesel Download PDF

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WO1998025026A1
WO1998025026A1 PCT/FR1997/002074 FR9702074W WO9825026A1 WO 1998025026 A1 WO1998025026 A1 WO 1998025026A1 FR 9702074 W FR9702074 W FR 9702074W WO 9825026 A1 WO9825026 A1 WO 9825026A1
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injector
volume
needle
thrust
valve
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PCT/FR1997/002074
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English (en)
Inventor
Jean-Louis Froment
Original Assignee
Froment Jean Louis
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • the present invention relates to a device for slowing down opening and reducing leakage, which can be integrated into the injector holders, for constant pressure injection systems more particularly used on diesel engines.
  • opening slowdown is meant here the slowing down of the speed of opening of the injector needle, the only way to limit the instantaneous flow of fuel at the start of injection.
  • leakage reduction is meant here the strictest possible limitation of the flow rate coming from the high pressure and returned directly to the low pressure by the valves or the guides of the system components. Which flow, in addition to the flow injected, implies an additional discharge often very important.
  • the expected result is mainly the reduction of soot emissions and greater flexibility on the compromise to be established between fuel consumption and pollutant emissions, including nitrogen oxides.
  • the device according to the invention installed in the injector holders of constant pressure injection systems for diesel engines, ensures the opening slowdown and the reduction of leaks according to the objectives set out above.
  • control valve the guide diameter of which is greater than or equal to that of the guide of the injector needle and the diameter of support on its seat close to the latter, and which, brought back in its rest position by a valve spring, interrupts the communication, ensured by a supply port, between the supply channel, and the solenoid valve, on the one hand, and, on the other hand, closes the volume of injector holder communicating with the bottom of the injector and not communicating with the discharge volume and the return circuit, to ensure pressurization.
  • a characteristic associated with the previous one consists in the fact that a decompression orifice places the closed volume of the injector holder in communication with the thrust volume of the control valve so that, when the solenoid valve is open, the decompression of the volume of injector holder is progressive in order to gradually release the closing hydraulic thrust applied to the needle and that when the solenoid valve is closed, the pressures in the thrust volume and the volume of injector holder can balance.
  • This decompression orifice can be, for example, made directly in the body of the control valve.
  • Another characteristic consists in the fact that a main spring ensures, by pressing on a needle plunger, a closing force on the injector needle complementary to the hydraulic thrust, of the pressure in the volume of the injector holder .
  • This type of spring is very commonly used in almost all injection devices.
  • a push rod the length of which leaves a clearance greater than the maximum stroke of the injector needle, allows the control valve to act as a jack and ensures rapid closing of the injector when the solenoid valve is closed.
  • This push rod can be independent, or be part of either the control valve or the needle plunger.
  • the valve spring can be interposed between the push rod and the control valve so that, when the latter two are not in contact, a minimum push on the push rod is ensured.
  • Another characteristic consists in the fact that an intermediate stop can neutralize the thrust of the valve spring on the push rod as long as the lift of the injector needle does not reach a threshold defined by this stop.
  • Another characteristic, alternative to the previous one, consists in the fact that an intermediate stop can neutralize the thrust of the main spring on the needle plunger as long as the lift of the injector needle does not reach a threshold defined by this stop.
  • a final characteristic consists in the fact that a hydraulic return sheath replaces or comes to supplement the thrust of the main spring on the needle plunger, more particularly in combination with the intermediate stop.
  • the step, imposed by the intermediate stop on the needle in its opening path, corresponds to the time required to decompress the injector volume so that the change in hydraulic thrust on the needle corresponds to the change in thrust required when crossing this intermediate stop.
  • the duration of this stage is therefore sensitive to various characteristics:
  • the adjustment of the operation of the device will mainly be carried out by the authorized stroke before the action of the intermediate stop as well as the adjustment of the load in place of the spring subjected to this stop.
  • the 1 shows an example, seen in section, of an injector holder assembly according to one of the traditional solutions of injection device supplied by a constant high pressure for which the needle is operated by a piston subjected to a controlled pressure by the combination of a supply port and a so-called "two-way" solenoid valve, normally closed.
  • FIG. 2 represents the diagram of the device corresponding to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the diagram of a variant of the device corresponding to Figure 1, for which the supply port is removed and the "two-way" solenoid valve is replaced by a "three-way” solenoid valve whose common conduit is in connection with the thrust volume of the control piston.
  • - Figure 4 shows a diagram of an injector holder assembly according to the patent for which the push rod is integral with the control valve. Piloting is ensured, as for the device of FIG. 1 by the association of a supply orifice and of a so-called "two-way” solenoid valve, normally closed, but a "three-way” solenoid valve could have been used .
  • FIG. 5 shows a diagram of an injector holder assembly according to the patent, variant of Figure 4, for which the push rod is supported and comes into abutment with an intermediate stop before receiving the thrust from the valve spring .
  • FIG. 6 shows a diagram of an injector holder assembly according to the patent, variant of Figure 4, for which the push rod is separated from the control valve by the valve spring and the action of the main spring is subject to the crossing of the intermediate stop.
  • FIG. 7 shows a diagram of an injector holder assembly according to the patent, variant of Figure 6, for which the main spring is replaced by a hydraulic return sleeve.
  • FIG. 8 represents a schematic view, in section, of an injector holder assembly according to the patent, the diagram of which is described in FIG. 4.
  • FIG. 9 represents a diagrammatic view, in section, of an injector holder assembly according to the patent, the diagram of which is described in FIG. 5.
  • FIG. 10 shows a schematic view, in section, of an injector holder assembly according to the patent, the diagram of which is described by Figure 6.
  • - Figure 11 shows a more partial schematic view, in section, of a another example of construction of an injector holder assembly according to the patent, the diagram of which, common to that of FIG. 10, is described by FIG. 6.
  • FIG. 12 represents a diagrammatic view, in section, of an injector holder assembly according to the patent, the diagram of which is described in FIG. 7.
  • FIG. 13 shows an operating diagram corresponding to a traditional constant pressure injection system, described in Figures 1 and 2.
  • FIG. 14 shows an operating diagram corresponding to an injection device according to the patent, with intermediate stop on the shouldered push rod, described in Figures 5 and 9.
  • FIG. 15 represents an operating diagram corresponding to an injection device according to the patent, with intermediate stop between the injector needle and a hydraulic return sheath, described in FIGS. 7 and 12.
  • FIG. 16 shows an operating diagram corresponding to the same injection device as for Figure 15, described in Figures 7 and 12, but used for the precise metering of a pre-injection, by a double operation of the solenoid valve.
  • FIG. 17 shows an operating diagram corresponding to an injection device according to the patent, with intermediate stop installed between the injector needle and the main spring, described in Figures 6 and 10, for which are described the operations from the quantity of fuel required for engine no-load operation (0%), up to that for full-load operation (100%).
  • the injector holder assembly without counting the assembly elements, mainly consists of:
  • An injector 1 itself comprising an injector body 5, in which is housed and guided an injector needle 6, ensuring by pressing on a needle seat 7, the control of the supply of the holes d injector 8, the role of which is to distribute the fuel in the combustion chamber of the engine.
  • a spacer 2 possibly combined with the injector holder 3, which takes the place of the main stop 9 and is generally crossed by a needle plunger 10.
  • An injector holder 3 itself comprising an injector holder body 11, which comprises a supply channel 12, a return of leaks 13, an internal volume of injector holder 14, a thrust volume 15 connected to the supply channel 12 through a supply port 16 and, in the case of the traditional constant pressure injection system, contains a main spring 17, often called a calibration spring, and a device for adjusting its load in place 18 and a control piston 19 which separates the internal volume of the injector holder 14 from the thrust volume 15.
  • a solenoid valve 4 itself comprising a solenoid valve body 20, a solenoid with an armature and a return spring, not shown, and a valve head 21, bringing the thrust volume 15 into communication with the discharge volume 22, itself in communication with the low pressure return circuit.
  • This solenoid valve can, depending on the configuration of the device, be a “two-way” solenoid valve 23, or a “three-way” solenoid valve 24.
  • the device according to the invention does not include the control piston 19 or the return of the leaks 13, but includes essential elements, which are installed in the injector holder 3:
  • a control valve 25 whose contact with its seat at its upper part makes it possible to isolate the thrust volume 15. This contact is identified 26 in the diagrams of FIGS. 4 to 7.
  • a decompression orifice 27 preferably incorporated to the control valve 25 connecting the internal volume of injector holder 14 to the thrust volume 15 so as to decompress the internal volume of injector holder 14 when the solenoid valve 4 is open and authorize the opening of the injector 1.
  • a valve spring 28 whose main purpose is, at rest, to bring the control valve 25 into contact with its seat.
  • a push rod 29 making it possible to use the control valve 25 as a jack, ensuring effective closure of the injector 1.
  • the device according to the invention comprises optional additional elements, which, depending on the options, are installed in the injector holder 3, or the spacer 2:
  • the movement 33 of the injector needle 6 marks a pause and it is the same for the flow 35, introduced into the combustion chamber of the engine.
  • the pressure 37 in the thrust volume 15 ensures, through the decompression orifice 27, the progressive pressurization of the volume of the injector holder 14.
  • the device then returns to its rest position and the pressure 38 in the injector holder volume 14, like the pressure 37 in the thrust volume 15, gradually approaches the supply pressure 36, under the effect of the leaks through the guides of the injector needle 6 and of the control valve 25.
  • the particular operation with pre-injection of the injection device according to the patent, described in FIGS. 7 and 12 and illustrated by the diagram in FIG. 16, can be described as follows:
  • the solenoid valve is closed, the pressure 37 in the thrust volume 15 increases rapidly thanks to the communication by the decompression orifice 27 and the control valve 25, pushed by the supply pressure 36 applied to the part between the guide of the valve and the seat of the valve 26, takes off from its seat.
  • the displacement 34 of the control valve 25 ensures a sufficient increase in the pressure 38 in the volume of the injector holder 14 to ensure the closure of the injector 1, the displacement of the needle is shown at 33, and the flow 35 of injection is interrupted.
  • the device according to the invention is particularly intended to supplement and improve the injection devices supplied at almost constant pressure for diesel engines.

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Abstract

Le dispositif selon l'invention comporte un clapet de commande (25), rappelé par un ressort de clapet (28), utilisé comme vérin en agissant sur l'aiguille d'injecteur (6) lors de la fermeture de l'injecteur (1), et fermant le volume interne du porte-injecteur (3) qui communique avec le fond de l'injecteur (1). Ce clapet assure, avec l'orifice de décompression (27) le ralentissement de l'ouverture de l'injecteur (1) au début de l'injection commandée par l'action de l'électrovanne (4). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à compléter et améliorer les dispositifs d'injection alimentés à pression quasi constante pour les moteurs Diesel.

Description

Dispositif de ralentissement d' ouverture et de réduction de fuite pour systèmes d' injection à pression constante utilisés sur moteurs Diesel .
La présente invention concerne un dispositif de ralentissement d'ouverture et de réduction de fuite, intégrable dans les porte-injecteurs, pour systèmes d'injection à pression constante plus particulièrement utilisés sur les moteurs Diesel.
Par « ralentissement d'ouverture », on entend ici le ralentissement de la vitesse d'ouverture de l'aiguille d'injecteur, seul et unique moyen de limiter le débit instantané de combustible en début d'injection.
Par « réduction des fuites », on entend ici la limitation la plus stricte possible du débit provenant de la haute pression et retourné directement à la basse pression par les vannes ou les guidages des composants du système. Lequel débit, venant s'ajouter au débit injecté, implique un refoulement supplémentaire souvent très important.
Les systèmes d'injection à pression constante traditionnels, connus aussi sous leur nom anglo-saxon de « Common-Rail », sont principalement basés sur un ensemble porte-injecteur alimenté en combustible en permanence par un canal d'alimentation à pression quasi constante, un injecteur maintenu fermé par un ressort et la poussée d'un piston, et d'une électrovanne dont la fonction est de supprimer cette poussée pendant la durée où l'injection est désirée.
La performance des systèmes d'injection à pression constante traditionnels, tels que sommairement décrits ci-dessus, est essentiellement conditionnée par la pression d'alimentation en combustible et les caractéristiques dimensionnelles de l'injecteur. La rapidité d'ouverture et de fermeture de l'injecteur n'autorise que très peu de modulation sur la loi d'introduction de combustible.
Ces dispositifs, dont les performances sont reconnues, présentent généralement quelques inconvénients fonctionnels:
- L'ouverture souvent trop rapide qui les pénalise dans le domaine de l'environnement: émissions de polluants (oxydes d'azote, hydrocarbures, particules...) et bruit émis par le moteur. - Le coût énergétique de la mise en pression du combustible qui est inutilement retourné vers la basse pression par les fuites des guidages.
Le besoin d'optimisation des systèmes de combustion pour obtenir à la fois la dépollution, la réduction du bruit et un bon rendement du moteur Diesel nécessite un effort particulier sur le procédé d'injection qui se caractérise par:
- Une introduction de combustible à faible débit en début de processus d'injection afin d'éviter une trop grande accumulation de combustible dans la chambre de combustion du moteur pendant le délai nécessaire à l'auto-allumage de ce combustible. Le résultat attendu est principalement la réduction du bruit de combustion et des sollicitations vibratoires des composants du moteur.
- Une fermeture la plus nette possible de l'injecteur en fin d'injection pour éviter qu'une quantité non négligeable de combustible ne soit introduite tardivement dans des conditions médiocres par rapport au besoin de mélange rapide à l'air, de plus en plus dépourvu d'oxygène, contenu dans la chambre de combustion.
Le résultat attendu est principalement la réduction des émissions de suies et une plus grande souplesse sur le compromis à établir entre la consommation en combustible et les émissions de polluants, dont les d'oxydes d'azote.
Cette dernière caractéristique est justement celle qui motive l'utilisation des systèmes d'injection à pression constante qui assurent une fermeture nette à pleine pression d'injection.
Les dispositions pratiques retenues, conduisant au dispositif selon l'invention, sont principalement choisies pour:
- Amortir l'ouverture de l'injecteur, en réalisant une étape, afin de limiter le débit de combustible au début de la phase d'injection.
- Contrôler au mieux la quantité de combustible de court circuit existant lors de la manoeuvre de l' électrovanne par la fermeture de l'alimentation par un clapet.
- Limiter au mieux la quantité de combustible retournée à la basse pression inutilement, en particulier les fuites au niveau des guidages pendant la longue période entre les injections. A cette fin, la communication avec le retour est limitée exclusivement à celle de l'orifice principal de l' électrovanne, fermé entre les injections. Le dispositif selon l'invention, installé dans les porte- injecteurs des systèmes d'injection à pression constante pour moteurs Diesel, assure le ralentissement d'ouverture et la réduction des fuites selon les objectifs exposés ci-dessus. II comporte, à cet effet, un clapet de commande, dont le diamètre de guidage est supérieur ou égal à celui du guidage de l'aiguille d'injecteur et le diamètre d'appui sur son siège voisin de ce dernier, et qui, ramené à sa position de repos par un ressort de clapet, interrompt la communication, assurée par un orifice d'alimentation, entre le canal d'alimentation, et l' électrovanne, d'une part, et, d'autre part, ferme le volume de porte-injecteur communiquant avec le fond de l'injecteur et ne communiquant pas avec le volume de décharge et le circuit de retour, pour en assurer la pressurisation. Une caractéristique associée à la précédente consiste dans le fait qu'un orifice de décompression met en communication le volume clos de porte-injecteur avec le volume de poussée du clapet de commande afin que, lorsque l' électrovanne est ouverte, la décompression du volume de porte-injecteur soit progressive dans le but de libérer progressivement la poussée hydraulique de fermeture appliquée sur l'aiguille et que lorsque l' électrovanne est fermée, les pressions dans le volume de poussée et le volume de porte-injecteur puissent s'équilibrer. Cet orifice de décompression pouvant être, par exemple, réalisé directement dans le corps du clapet de commande.
Une autre caractéristique consiste dans le fait qu' un ressort principal assure, par appui sur un poussoir d'aiguille, une force de fermeture sur l'aiguille d'injecteur complémentaire à la poussée hydraulique, de la pression dans le volume de porte- injecteur. Ce type de ressort est très habituellement utilisé dans presque tous les dispositifs d'injection.
Une autre caractéristique consiste dans le fait qu'une tige de poussée, dont la longueur laisse un jeu supérieur à la course maximum de l'aiguille d'injecteur, permet au clapet de commande de servir de vérin et assure une fermeture rapide de l'injecteur lorsque l' électrovanne est refermée. Cette tige de poussée pouvant être indépendante, ou faire partie soit du clapet de commande, soit du poussoir d'aiguille. Une autre caractéristique consiste dans le fait que le ressort de clapet peut être intercalé entre la tige de poussée et le clapet de commande afin que, lorsque ces deux derniers ne sont pas en contact, une poussée minimale sur la tige de poussée soit assurée.
Une autre caractéristique consiste dans le fait qu'une butée intermédiaire peut neutraliser la poussée du ressort de clapet sur la tige de poussée tant que la levée de l'aiguille d'injecteur n'atteint pas un seuil défini par cette butée. Une autre caractéristique, alternative à la précédente, consiste dans le fait qu'une butée intermédiaire peut neutraliser la poussée du ressort principal sur le poussoir d'aiguille tant que la levée de l'aiguille d'injecteur n'atteint pas un seuil défini par cette butée. Une dernière caractéristique consiste dans le fait qu'un fourreau de rappel hydraulique remplace ou vient compléter la poussée du ressort principal sur le poussoir d'aiguille, plus particulièrement en combinaison avec la butée intermédiaire.
L'étape, imposée par la butée intermédiaire à l'aiguille dans son trajet d'ouverture, correspond au délai nécessaire à la décompression du volume d'injecteur pour que le changement de la poussée hydraulique sur l'aiguille corresponde au changement de poussée nécessaire au franchissement de cette butée intermédiaire. La durée de cette étape est donc sensible à diverses caractéristiques:
- Le rapport entre le volume à décomprimer et la section de l'orifice de décompression en comparaison à la vitesse du son dans le combustible.
- Le rapport entre la force nécessaire au franchissement de la butée intermédiaire et celle appliquée par la pression d'injection sur l'aiguille d'injecteur.
L'ajustement du fonctionnement du dispositif sera principalement effectué par la course autorisée avant l'action de la butée intermédiaire ainsi que le réglage de la charge en place du ressort soumis à cette butée.
Chacun des porte-injecteurs du moteur recevra le même dispositif. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, des formes de réalisation de ce dispositif de ralentissement d'ouverture et de réduction de fuite: - La figure 1 représente un exemple, vu en coupe, d'un ensemble porte-injecteur selon l'une des solutions traditionnelles de dispositif d'injection alimenté par une haute pression constante pour laquelle l'aiguille est manoeuvrée par un piston soumis à une pression contrôlée par l'association d'un orifice d'alimentation et d'une électrovanne dite « deux voies », normalement fermée .
La figure 2 représente le schéma du dispositif correspondant à la figure 1.
- La figure 3 représente le schéma d'une variante du dispositif correspondant à la figure 1, pour lequel l'orifice d'alimentation est supprimé et l' électrovanne « deux voies » est remplacée par une électrovanne « trois voies » dont le conduit commun est en liaison avec le volume de poussée du piston de commande. - La figure 4 représente un schéma, d'un ensemble porte- injecteur selon le brevet pour lequel la tige de poussée est solidaire du clapet de commande. Le pilotage en est assuré, comme pour le dispositif de la figure 1 par l'association d'un orifice d'alimentation et d'une électrovanne dite « deux voies », normalement fermée, mais une électrovanne « trois voies » aurait pu être utilisée.
- La figure 5 représente un schéma, d'un ensemble porte- injecteur selon le brevet, variante de la figure 4, pour lequel la tige de poussée est épaulée et vient en appui avec une butée intermédiaire avant de recevoir la poussée du ressort de clapet.
- La figure 6 représente un schéma, d'un ensemble porte- injecteur selon le brevet, variante de la figure 4, pour lequel la tige de poussée est séparée du clapet de commande par le ressort de clapet et l'action du ressort principal est soumis au franchissement de la butée intermédiaire.
- La figure 7 représente un schéma, d'un ensemble porte- injecteur selon le brevet, variante de la figure 6, pour lequel le ressort principal est remplacé par un fourreau de rappel hydraulique. - La figure 8 représente une vue schématique, en coupe, d'un ensemble porte-injecteur selon le brevet, dont le schéma est décrit par la figure 4.
- La figure 9 représente une vue schématique, en coupe, d'un ensemble porte-injecteur selon le brevet, dont le schéma est décrit par la figure 5.
- La figure 10 représente une vue schématique, en coupe, d'un ensemble porte-injecteur selon le brevet, dont le schéma est décrit par la figure 6. - La figure 11 représente une vue plus partielle schématique, en coupe, d'un autre exemple de construction d'un ensemble porte-injecteur selon le brevet, dont le schéma, commun à celui de la figure 10, est décrit par la figure 6.
- La figure 12 représente une vue schématique, en coupe, d'un ensemble porte-injecteur selon le brevet, dont le schéma est décrit par la figure 7.
- La figure 13 représente un diagramme de fonctionnement correspondant à un système d'injection à pression constante traditionnel, décrit figures 1 et 2. - La figure 14 représente un diagramme de fonctionnement correspondant à un dispositif d'injection selon le brevet, avec butée intermédiaire sur la tige de poussée épaulée, décrit figures 5 et 9.
- La figure 15 représente un diagramme de fonctionnement correspondant à un dispositif d'injection selon le brevet, avec butée intermédiaire entre l'aiguille d'injecteur et un fourreau de rappel hydraulique, décrit figures 7 et 12.
- La figure 16 représente un diagramme de fonctionnement correspondant au même dispositif d'injection que pour la figure 15, décrit figures 7 et 12, mais utilisé pour le dosage précis d'une préinjection, par une double manoeuvre de l' électrovanne.
- La figure 17 représente un diagramme de fonctionnement correspondant à un dispositif d'injection selon le brevet, avec butée intermédiaire installée entre l'aiguille d'injecteur et le ressort principal, décrit figures 6 et 10, pour lequel sont décrits les fonctionnements depuis la quantité de combustible nécessaire au fonctionnement à vide du moteur (0%), jusqu'à celle du fonctionnement à pleine charge (100%) . D'une façon générale, en référence à ces figures, on considère que l'ensemble porte-injecteur, sans compter les éléments d'assemblage, se compose principalement de:
- Un injecteur 1, comprenant lui-même un corps d'injecteur 5, dans lequel est logée et guidée une aiguille d'injecteur 6, assurant par un appui sur un siège d'aiguille 7, le contrôle de l'alimentation des trous d'injecteur 8, dont le rôle est de répartir le combustible dans la chambre de combustion du moteur.
- Une entretoise 2, éventuellement confondue au porte- injecteur 3, qui tient lieu de butée principale 9 et est généralement traversée par un poussoir d'aiguille 10.
- Un porte-injecteur 3, comprenant lui-même un corps de porte-injecteur 11, qui comporte un canal d'alimentation 12, un retour des fuites 13, un volume interne de porte-injecteur 14, un volume de poussée 15 relié au canal d'alimentation 12 par un orifice d'alimentation 16 et, dans le cas du système d'injection à pression constante traditionnel, contient un ressort principal 17, souvent appelé ressort de tarage, et un dispositif de réglage de sa charge en place 18 ainsi qu'un piston de commande 19 qui sépare le volume interne de porte-injecteur 14 du volume de poussée 15.
Une électrovanne 4, comprenant elle-même un corps d' électrovanne 20, un solénoïde avec une armature et un ressort de rappel, non représentés et une tête de vanne 21, mettant en communication le volume de poussée 15 avec le volume de décharge 22, lui même en communication avec le circuit de retour à basse pression. Cette électrovanne pouvant, selon la configuration du dispositif être une électrovanne à « deux voies » 23, ou une électrovanne à « trois voies » 24.
Le dispositif selon l' invention ne comprend pas le piston de commande 19 ni le retour des fuites 13, mais comprend des éléments indispensables, qui sont installés dans le porte-injecteur 3:
- Un clapet de commande 25 dont le contact avec son siège à sa partie supérieure permet d'isoler le volume de poussée 15. Ce contact est repéré 26 sur les schémas des figures 4 à 7. - Un orifice de décompression 27, de préférence incorporé au clapet de commande 25 reliant le volume interne de porte-injecteur 14 au volume de poussée 15 afin de décomprimer le volume interne de porte-injecteur 14 lorsque l' électrovanne 4 est ouverte et autoriser l'ouverture de l'injecteur 1. - Un ressort de clapet 28 dont le but principal est, au repos, de ramener le clapet de commande 25 au contact de son siège.
- Une tige de poussée 29 permettant d'utiliser le clapet de commande 25 comme un vérin, assurant une fermeture efficace de l'injecteur 1.
Ces composants ont pour effet de réduire la quantité de combustible retournée vers le circuit basse pression à la quantité juste nécessaire pour commander la manoeuvre de l'injecteur. Le dispositif selon l'invention comprend des éléments additionnels facultatifs, qui, selon les options, sont installés dans le porte-injecteur 3, ou l' entretoise 2:
- Une butée intermédiaire 30, présente sur les figures 5 , 6, 7, 9, 10, 11 et 12, permettant de combiner l'évolution des poussées de rappel appliquées à l'aiguille d'injecteur 6 pour réaliser une étape dans son trajet lors de l'ouverture de l'injecteur 1.
- Un fourreau de rappel hydraulique 31, présent sur les figures 7, et 12, remplaçant ou venant en complément du ressort principal 17, dans le but de changer le mode d'évolution de la temporisation de l'étape intermédiaire d'ouverture en fonction de la pression d'injection.
Ces composants additionnels facultatifs, utilisés séparément ou conjointement, plus particulièrement la butée intermédiaire, ont pour effet de moduler la manoeuvre de l'injecteur lors de son ouverture .
Les courbes figurant sur les diagrammes de fonctionnement des divers dispositifs, traditionnels ou selon l'invention
(figures 13 à 17) représentent: - Le déplacement 32 de la tête de vanne 21.
- Le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6.
- Le déplacement 34 du clapet de commande 25.
- Le débit 35 de combustible effectivement injecté.
- La pression 36 d'alimentation générale du dispositif. - La pression 37 dans le volume de poussée 15.
- La pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14. L'abscisse de ces diagrammes représente le temps et, pour la partie représentée, est limitée à moins de 12% de la période d'un cycle complet. La durée d'ouverture de l'injecteur ne dépassant pas, dans ces exemples, 5 % de la période d'un cycle. Le fonctionnement d'un système d'injection à pression constante traditionnel, utilisé en tant que référence, décrit figures 1 et 2 et illustré par le diagramme figure 13, peut être décrit comme suit : - Au repos l'injecteur est maintenu fermé par l'effet du ressort principal (ou de tarage) 17 combiné à la poussée hydraulique appliquée par la pression 37 dans le volume de poussée 15 au piston de commande 19. Cette poussée est toujours supérieure à celle appliquée par la pression 36 d'alimentation et la pression de la chambre de combustion du moteur sous l'aiguille d'injecteur 6.
- Lors de l'ouverture de l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 décroît rapidement et diminue la poussée sur le piston de commande 19. Le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6, confondu avec celui du piston de commande 19 est relativement rapide et soumis au seul contrôle des débits passant par l'orifice d'alimentation 16 et l'orifice de l' électrovanne ouvert par la tête de vanne 21. Sous l'effet de la pression 36 d'alimentation, le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur, croît rapidement.
- Dès la pleine ouverture de l'injecteur, le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur, reste quasi constant .
- Lors de la fermeture de l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 croît rapidement grâce à la communication par l'orifice d'alimentation 16 et pousse sur le piston de commande 19. Le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6, confondu avec celui du piston de commande 19 est relativement rapide et assure la fermeture nette de l'injecteur 1. Le dispositif est alors revenu à sa position de repos sans que la pression dans le volume de porte-injecteur 14 n'ait changé de façon significative, compte tenu de la communication permanente établie par le retour de fuite 13.
Le fonctionnement du dispositif d'injection selon le brevet, décrit figures 4 à 12 et illustré par les diagrammes figures 14 à 17, peut être décrit comme suit: - Au repos l'injecteur est maintenu fermé par l'effet du ressort principal 17 ou du ressort de clapet 28 combiné à la poussée hydraulique appliquée par la pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14 à la face supérieure de l'aiguille d'injecteur 6. Cette poussée est toujours supérieure à celle appliquée par la pression 36 d'alimentation et la pression de la chambre de combustion du moteur sous l'aiguille d'injecteur 6.
- Lors de l'ouverture de l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 décroît rapidement, libérant un débit au travers de l'orifice de décompression 27. La pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14 décroît progressivement.
- Lorsque la poussée sur l'aiguille est équilibrée, le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6 assure une ouverture progressive de l'injecteur 1. Sous l'effet de la pression 36 d'alimentation, le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur, croît progressivement.
- Dans le cas où la butée intermédiaire 30 existe, le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6 marque une pause et il en est de même pour le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur.
- Lorsque la décroissance de la pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14 autorise le franchissement de la butée intermédiaire 30, le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur 6 est relativement rapide et, sous l'effet de la pression 36 d'alimentation, le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur, croît rapidement.
- Dès la pleine ouverture de l'injecteur, le débit 35, introduit dans la chambre de combustion du moteur, reste quasi constant.
- Lors de la fermeture de l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 croît rapidement grâce à la communication par l'orifice de décompression 27 et le clapet de commande 25, poussé par la pression 36 d'alimentation appliquée sur la partie entre le guidage du clapet et le siège du clapet 26, décolle de son siège. La pression 37 dans le volume de poussée 15 croît alors très rapidement grâce à la communication par l'orifice d'alimentation 16. Le clapet de commande 25, dont le déplacement est figuré en 34, vient au contact de la tige de poussée 29 et joue le rôle d'un vérin, poussant l'aiguille d'injecteur 6, dont le déplacement 33 est relativement rapide et assure la fermeture nette de l'injecteur 1.
- Lorsque l'injecteur 1 est fermé, la pression 37 dans le volume de poussée 15 assure, par l'orifice de décompression 27, la pressurisation progressive du volume de porte-injecteur 14.
- Lorsque la pression 38 du volume de porte-injecteur 14 est voisine de la pression 37 dans le volume de poussée 15, le clapet de commande 25 se referme sous l'effet du ressort de clapet 28.
Le dispositif est alors revenu à sa position de repos et la pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14, comme la pression 37 dans le volume de poussée 15, se rapprochent progressivement de la pression d'alimentation 36, sous l'effet des fuites par les guidages de l'aiguille d'injecteur 6 et du clapet de commande 25. Le fonctionnement particulier avec préinjection du dispositif d'injection selon le brevet, décrit figures 7 et 12 et illustré par le diagramme figure 16, peut être décrit comme suit:
- Si pendant la pause due à la butée intermédiaire 30, on ferme l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 croît rapidement grâce à la communication par l'orifice de décompression 27 et le clapet de commande 25, poussé par la pression 36 d'alimentation appliquée sur la partie entre le guidage du clapet et le siège du clapet 26, décolle de son siège. Le déplacement 34 du clapet de commande 25 assure une augmentation suffisante de la pression 38 dans le volume de porte-injecteur 14 pour assurer la fermeture de l'injecteur 1 dont le déplacement d'aiguille est figuré en 33, et le débit 35 d'injection est interrompu. - Lorsqu'on rouvre l' électrovanne, la pression 37 dans le volume de poussée 15 décroît rapidement, le clapet de commande 25 revient à sa position de repos et le déplacement 33 de l'aiguille d'injecteur, comme le débit 35 d'injection, reprennent sensiblement à l'avancement de l'injection acquis avant 1' interruption.
- La suite de l'injection, excepté les conséquences des ondes de pression provoquées par l'interruption, se poursuit comme dans le cas de l'injection sans interruption. Le dispositif selon l'invention permet:
- La maîtrise du débit en début d'injection, par la section de l'orifice de décompression 27, par le trajet d'aiguille d'injecteur autorisé par la butée intermédiaire 30 et par la poussée appliquée à cette butée par le ressort principal 17, le fourreau de rappel hydraulique 31 ou éventuellement le ressort de clapet 28.
- La neutralisation des fuites des guidages des éléments constituant le dispositif d'injection, par clôture des volumes entre les injections. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à compléter et améliorer les dispositifs d'injection alimentés à pression quasi constante pour les moteurs Diesel.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif de ralentissement d'ouverture et de réduction de fuite pour systèmes d'injection à pression constante pour moteurs Diesel, caractérisé en ce qu'il comporte:
- Un clapet de commande (25), dont le diamètre de guidage est supérieur ou égal à celui du guidage de l'aiguille d'injecteur (6) et le diamètre d'appui sur son siège voisin de ce dernier, et qui, ramené à sa position de repos par un ressort de clapet (28), interrompt la communication, assurée par un orifice d'alimentation (16), entre le canal d'alimentation (12), et l' électrovanne (4), d'une part, et, d'autre part, ferme le volume de porte-injecteur (14) communiquant avec le fond de l'injecteur (1) et ne communiquant pas avec le volume de décharge (22) ni le circuit de retour, pour en assurer la pressurisation,
Et un orifice de décompression (27) qui met en communication le volume clos de porte-injecteur (14) avec le volume de poussée (15) du clapet de commande (25) afin que, lorsque l' électrovanne (4) est ouverte, la décompression du volume de porte-injecteur (14) soit progressive et que lorsque l' électrovanne (4) est fermée, les pressions dans le volume de poussée (15) et le volume de porte-injecteur (14) puissent s'équilibrer. Cet orifice de décompression (27) pouvant être, par exemple, réalisé directement dans le corps du clapet de commande (25).
2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ressort principal (17) assure, par appui sur un poussoir d'aiguille (10), une force de fermeture sur l'aiguille d'injecteur (6) complémentaire à celle de la pression dans le volume de porte- injecteur (14) .
3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une tige de poussée (29), dont la longueur laisse un jeu supérieur à la course maximum de l'aiguille d'injecteur (6), permet au clapet de commande (25) de servir de vérin et assure une fermeture rapide de l'injecteur lorsque l' électrovanne (4) est refermée. Cette tige de poussée (29) pouvant être indépendante, ou faire partie soit du clapet de commande (25), soit du poussoir d'aiguille (10). 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort de clapet (28) est intercalé entre la tige de poussée (29) et le clapet de commande (25) .
5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la poussée du ressort de clapet (28) ne charge la tige de poussée (29) que pour une levée de l'aiguille d'injecteur (6) suffisante pour que la tige de poussée (29) soit en contact avec une butée intermédiaire (30) afin de marquer une légère étape lors du franchissement de cette butée. 6- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la poussée du ressort principal (17) ne charge le poussoir d'aiguille (10) que pour une levée de l'aiguille d'injecteur (6) suffisante pour que le poussoir d'aiguille (10) ou l'aiguille, elle-même, soit en contact avec une butée intermédiaire (30) afin de marquer une étape nette lors du franchissement de cette butée.
7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la poussée du ressort principal (17) est remplacée ou complétée par celle d'un fourreau de rappel hydraulique (31) dont la poussée varie avec la différence entre la pression de l'alimentation (12), observée en aval de l'orifice d'alimentation (16), et celle du volume de porte-injecteur (14).
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