Dispositif de double injection pour moteur à allumage par compression
La présente invention a pour objet un dispositif, applicable aux moteurs à allumage par compression, pour répartir la charge de combustible correspondant à chaque cycle de travail en deux fractions faisant l'objet dans chaque cylindre d'une injection principale et d'une injection secondaire.
Ce dispositif est d'un type comportant en association avec l'injecteur de chaque cylindre une pompe d'alimentation en combustible, dont le piston est déplacé par la rotation d'une came présentant deux bossages qui correspondent à l'injection principale et à l'injection secondaire.
Des dispositifs de double injection ont déjà été préconisés, dans lesquels le piston de la pompe est pourvu d'une première gorge annulaire de remise à la basse pression du cylindre de la pompe après l'injection principale et d'une deuxième gorge annulaire de remise à la basse pression après l'injection secondaire.
Cette seconde gorge annulaire est plus éloignée que la première de la face du piston repoussant le combustible dans le cylindre de la pompe.
Un type de came à double bossage adapté à un tel dispositif à deux gorges annulaires est représenté en tirets à la fig. 1 ci-jointe. La vitesse et l'accélération communiquées au piston par cette came sont respectivement représentées en tirets sur les fig. 3 et 4 pour chaque position angulaire de la came ainsi que la levée correspondante de ce piston.
Bien que ce type de came donne des résultats satisfaisants pour la réalisation de la double injection en as
sociation avec une pompe d'injection dont le piston comporte deux gorges, il a été maintenant découvert qu'une forme sensiblement différente de came à deux bossages associée à un dispositif d'injection à deux gorges annulaires, permet d'injecter une même charge globale de combustible avec une course totale moindre du piston.
Par ailleurs ce nouveau type de came permet de réduire
I'accélération maximale à laquelle est soumis le piston de la pompe au cours d'un cycle d'injection.
Le dispositif selon la présente invention pour réaliser deux injections de combustible par cycle de travail dans un moteur à allumage par compression, à savoir une injection principale et une injection secondaire, comprend une came à double bossage, une pompe d'injection constituée d'un cylindre ayant un orifice d'admission latéral et d'un piston qui coopère avec le profil de la came et est muni de deux gorges annulaires communiquant entre elles et avec l'espace du cylindre situé entre le fond de celui-ci et le piston, ces deux gorges comprenant une première gorge correspondant à la fin de l'injection principale et une seconde gorge correspondant à la fin de l'injection secondaire et plus éloignée que la première du sommet du piston, le profil de cette came ayant une portion circulaire de rayon minimum,
constituant une portion du cercle de base comprise entre un premier bossage qui correspond à l'injection principale et un second bossage qui correspond à l'injection secondaire et dont la hauteur est supérieure à celle du premier; ce dispositif se caractérise en ce que le profil de la came comporte en partant du premier bossage vers le second et en suivant le sens inverse de la rotation de la came, une première portion sensiblement rectiligne de rayon décroissant, une portion circulaire, concentrique au cercle de base et de rayon au moins égal à celui pour lequel le sommet du piston de la pompe commence à découvrir l'orifice d'admission en s'écartant du fond du cylindre et une seconde portion sensiblement rectiligne de rayon croissant, se raccordant tangentiellement d'une part à la portion circulaire précédente et d'autre part au sommet du second bossage.
L'invention est illustrée par les figures annexées représentant un exemple de réalisation où:
la fig. 1 représente en trait plein la forme d'une came utilisée dans un dispositif selon l'invention;
les fig. 2A à 2H représentent les positions successives prises par le piston de la pompe d'injection au cours de la rotation de la came utilisée dans un dispositif selon l'invention;
la fig. 3 montre en regard l'une de l'autre, les courbes
Rp et Rr représentant respectivement, en fonction de l'angle de rotation de la came, les déplacements du piston et la vitesse de ce piston, pour une came utilisée dans un dispositif selon la présente invention;
;
la fig. 4 montre, en regard l'une de l'autre, les courbes Rp et Ra représentant respectivement les déplacements du piston et son accélération en fonction de l'angle de rotation de la came, utilisée dans un dispositif selon la présente invention.
Ainsi que le montre la fig. 1, la came d'un dispositif selon l'invention (dessinée en trait plein), dont le cercle de base, de rayon R, a pour centre 0, comprend deux bossages commandant respectivement l'injection principale et l'injection secondaire.
Les sommets de ces bossages, M et S respectivement, sont alignés avec un diamètre XY du cercle de base.
Le diamètre XY divise le pourtout de la came utilisée dans un dispositif selon l'invention en deux parties S, L,
K, M, et M, N, P, S respectivement.
La première partie présente successivement une portion sensiblement rectiligne S K, une portion intermédiaire constituée par un arc K L du cercle de base et une nouvelle portion rectiligne L, M, les deux portions rectilignes S K et L M étant respectivement tangentes en
K et L au cercle de base.
Tant que le galet 4 (fig. 2A) se trouve sur la portion K L de la came (dont le sens de rotation est indiqué par une flèche), le piston 10 est dans une position stationnaire dans laquelle l'orifice d'admission 14 est entièrement découvert par le piston.
Cette position est repérée par le point A sur les courbes Rp des fig. 3 et 4, représentant les levées h, en millimètres du piston 10 pour chaque position angulaire 0 de la came, en regard desquelles on a porté respectivement la vitesse V en mètres/seconde du piston (courbe Rv de la fig. 3) et son accélération (courbe Ra de la fig. 4) en prenant pour unité l'accélération g de la pesanteur, pour une vitesse de rotation de la came égale à 1500 tours/minute.
Lorsque la came tourne, le galet 4 décrit la portion rectiligne L M, ce qui pousse le piston 10 vers la chambre de compression 16. Le piston vient obturer l'orifice 14 dans sa position représentée à la fig. 2 B et qui correspond au point B sur les courbes des fig. 3 et 4,
I'injection principale commence alors et se poursuit jusqu'à ce que le piston atteigne la position représentée par la fig. 2C, correspondant au point C sur les fig. 3 et-4, pour laquelle la première rainure 11 entre juste en communication avec l'orifice 14, ce qui réalise la remise à la basse pression d'alimentation dans le cylindre de la pompe.
Cette remise à la basse pression est réalisée par 1'in- termédiaire d'un conduit interne (non représenté) ou d'une rainure longitudinale que comporte le piston 10 et qui fait communiquer les deux gorges annulaires 11 et 12 entre elles et avec la partie du cylindre de la pompe située au-dessus du piston.
La rotation de la came se poursuivant, le galet 4 atteint le sommet M du premier bossage de cette came dans la position représentée à la fig. 2D et correspondant au point D sur les fig. 3 et 4.
Cette position est celle du piston à l'instant ou la première gorge annulaire I cesse de communiquer avec l'orifice 14. Puis le galet 4 parcourt la seconde partie du pourtour de la came et tout d'abord une portion sensiblement rectiligne MN qui correspond à un retour en arrière du piston 10 jusqu'à la position représentée à la fig. 2 E, analogue à celle de la fig. 2C, et qui correspond au point E sur les fig. 3 et 4.
Ensuite le galet 4 roule sur la portion de came NP qui a la forme d'un arc de cercle concentrique au cercle de base et tangent au segment MN, ce qui correspond à une position stationnaire du piston qui conserve ainsi sa position de la fig. 2 E.
La portion circulaire NP est suivie d'une nouvelle portion sensiblement rectiligne PS qui correspond à une remontée du piston 10.
Lorsque celui-ci atteint la position représentée par la fig. 2 F (qui correspond au point F sur les courbes des fig. 3 et 4), I'injection secondaire se produit et dure jusqu'à ce que le piston atteigne la position illustrée par la fig. 2 G (qui correspond au point G sur les fig. 3 et 4).
La rotation de la came se poursuivant, le galet 4 atteint le sommet S du second bossage de la came, ce qui correspond à la position du piston illustrée par la fig. 2 H, où la deuxième gorge annulaire 1 1 est en com munication avec l'orifice d'admission 14 (point H des fig.
3 et 4).
Le piston redescend ensuite lorsque le galet 4 décrit la portion sensiblement rectiligne SK de la came, jusqu'au retour dans la position de la fig. 2A.
Les avantages du type de came utilisé dans un dispositif selon la présente invention résultent du fait qu'en pratique dans des conditions données, chacune des deux injections ne doit commencer que lorsque le piston a atteint une vitesse suffisante.
L'injection secondaire ne peut donc commencer, après l'instant de passage du galet 4 au sommet M du premier bossage de la came (correspondant à la position du piston pour laquelle sa vitesse s'annule après l'injection principale), que lorsque la came aura à nouveau communiqué au piston une vitesse correspondant sensiblement à celle atteinte au point B (vitesse de début d'injection principale).
Avec la came utilisée dans le dispositif de double injection selon la présente invention (trait plein) le piston descend (fig. 2 E) à partir de sa position de la fig.
2D, puis remonte, ce qui lui permet de repasser (fig. 2E;) dans la position de la fig. 2D avec une vitesse suffisante pour que l'injection secondaire commence instantanément.
L'avantage essentiel de la came d'un dispositif selon l'invention est qu'elle permet de réduire, dans des proportions notables, I'accélération maximale représentée à la fig. 4, à laquelle est soumis le piston au cours d'un cycle d'injection.
Ceci se traduit, en particulier, par une diminution importante de l'usure de la came à l'endroit correspondant à cette accélération maximale du piston.
Cette usure, ayant pour conséquence une altération progressive du profil de la came à cet endroit, est en effet préjudiciable au bon fonctionnement du dispositif de double injection et les méthodes préconisées jusqu'à ce jour pour la réduire consistaient en de délicats et coûteux traitements superficiels de la came.
Par ailleurs. la réduction sensible de l'accélération maximale du piston au cours d'un cycle d'injection, obtenue en employant la came selon l'invention, permet d'éliminer les risques de marquage du profil de la came au point correspondant, marquage qui augmente encore le maximum d'accélération du piston et peut ainsi aboutir rapidement à la rupture de la came et du piston.
Une autre conséquence favorable de la diminution de l'accélération maximale à laquelle est soumis le piston est de permettre un allégement de la construction du dispositif de double injection, puisque les dimensions des différentes pièces de ce dispositif sont calculées en fonction de cette accélération maximale. Ceci, joint à la réduction de la course totale du piston obtenue avec la came selon la présente invention, permet de diminuer l'encombrement du dispositif de double injection.