EP0898649B1 - Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur a combustion interne - Google Patents

Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur a combustion interne Download PDF

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EP0898649B1
EP0898649B1 EP97924099A EP97924099A EP0898649B1 EP 0898649 B1 EP0898649 B1 EP 0898649B1 EP 97924099 A EP97924099 A EP 97924099A EP 97924099 A EP97924099 A EP 97924099A EP 0898649 B1 EP0898649 B1 EP 0898649B1
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EP
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injection
chamber
pressure
shut
liquid fuel
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Jean Frédéric Melchior
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Individual
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    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the present invention relates to a device injection of liquid fuel for combustion engine internal.
  • the injection of liquid fuel in an internal combustion engine includes fuel pressure setting means in the form of an injection pump capable of put fuel under cyclic pressure in a room of variable volume arranged in a pump cylinder and delimited by a piston actuated by a camshaft kinematically linked with the main shaft or engine crankshaft.
  • Compressed fuel is injected through an injection nozzle which communicates by a plurality injection holes, with the working chamber or combustion of the engine, this nozzle comprising a chamber which communicates with the cylinder of the injection pump, in general through unidirectional passage means such as a non-return valve. Communication between this room and the working room or combustion is interrupted by a sliding needle supported by the action of recall means elastic, on a conical seat arranged in said nozzle upstream of said injection holes.
  • This needle has a cylindrical body sliding in a bore arranged in the nozzle and diameter greater than that of the conical seat of the needle on its seat, so that when the fuel pressure exceeds a certain value, called set pressure of the injector, it lifts from its seat to allow injection.
  • set pressure of the injector a certain value
  • an injection device of the type proposed in FR-A-1 351 593 the fuel from the means of establishing pressure, such as a pump or accumulator, is addressed to an injection chamber delimited by a piston moving against a powerful spring, so filling the chamber with pressurized fuel during the non-injection phase.
  • This room is directly open on the injector cavity, in which move the sealing means, such as a needle, whose lifting can be controlled, either by a circuit independent hydraulic system, either by a circuit using the combustible.
  • the needle moves, on a long run, until it comes up against against the piston of the injection chamber, the latter as it advances which pushes back the fuel from the injection chamber to the injection nozzle, coming to close the needle.
  • DOS 1,944 862 an injection device comprising a chamber injection, in which a differential piston moves, and who is in direct communication with the injector, control means allowing, during the non-injection phase, filling the injection chamber against the pressure of an accumulator of fuel kept in charge by a high pump pressure.
  • this device has drawbacks notables.
  • the injection pressure is not that a fraction of the pressure supplied by the pump and the end of the piston injection stroke is ensured by a pressure drop difficult to obtain with precision, especially in the case of very high pressures.
  • an accumulator is constantly filled with fuel under high pressure by means of high pressure generators of combustible, and communicates permanently with the room of the injection nozzle upstream of the seat against which applies, thanks to control means, the range of the injection needle.
  • a distributor allows you to make communicate said room with another room bounded by the upper side of the needle, so the needle is pressed on its seat under the effect of the pressure prevailing in the accumulator.
  • the distributor is tilted, so as to communicate said chamber delimited by the upper face of the needle with low pressure supply means to drop the pressure exerted on the upper face of the needle, so that the needle lifts.
  • injection pressure is independent engine speed.
  • the invention proposes to remedy these disadvantages and provide an injection device allowing the fuel to be injected under high pressure, for practically the entire duration of the injection regardless of engine speed.
  • Another object of the invention is to realize such a device allowing, in an extremely simple, to deliver a precise and determined dose of fuel in a very short time and at very high pressure.
  • Another object of the invention is to realize such a device in which the injection can be secured under very strong pressure during the entire injection.
  • Yet another objective of the invention is to make such a device in which we can ensure very rapid injection using means relatively slow high pressure build-up.
  • Yet another objective of the invention is to make such a device with a reduced number of classic components and, in particular, to use a single pumping and metering element to supply a plurality of injectors, thus guaranteeing good balancing of the flows injected into the different cylinders.
  • Another object of the invention is to realize such a device in which we can do vary, in a simple way, the injection rate in progress injection, in particular to ensure the start of injection at low flow, then further injection at more high flow, according to the technique sometimes called spleen shaping.
  • Another objective of the invention is to obtain the advantages of common rail with a low level leak.
  • Another object of the invention is to reduce the energy consumption of the injection device.
  • Another objective of the invention is to obtain these advantages without the use of electronic means, poorly adapted to certain environments.
  • said movable element the wall delimits the aforesaid injection chamber, is formed by a piston sliding in a cylinder to delimit said room. Because the pressures of share and others of the piston can be practically balanced, the risk of leakage from the piston can be practically deleted.
  • the fluid under pressure contained in the volume and exerting its booster can be fuel kept under pressure in an accumulator.
  • the movable element or piston can be designed to seal any leaks between the room injection and said volume of liquid fuel under pressure, when applied to its stop.
  • the pressurized fluid can act on said mobile element by means of a multiplication means, in particular a differential piston.
  • the injection nozzle can advantageously be a conventional type nozzle, containing three cavities, know a first room or bag communicating by injection ports with the combustion chamber, a second bedroom communicating with the first bedroom and having a seat, said chamber being delimited by the lower part of a sliding needle, the end has a scope which may apply on said seat to interrupt this communication, and a third cylindrical chamber in which slides a part, forming a piston, of the needle, of so as to form a third above the needle room associated with control means.
  • the sealing means formed, for example, by such a needle, can be ordered, for their opening, by electromagnetic means like this is in itself known.
  • sealing means can be sensitive at the pressure of the liquid fuel in the cavity nozzle, for example the aforesaid second chamber, of so that when a high pressure is established in this cavity, the needle lifts up against its return means to a stop position.
  • This solution is preferred in the present invention and can be simply obtained by direct communication and permanent between said nozzle cavity and said chamber injection.
  • Said sealing means can be sensitive, for their closure, to a return spring.
  • They can also be sensitive, for their closing, by the action of a pressurized fluid, especially liquid fuel.
  • said means shutter can be sensitive, for their closure, to the direct action of the aforesaid movable element of the room injection, so that the movable element, when returns to its stop position, moves the sealing means to a sealing position.
  • This solution is particularly advantageous, because it ensures that the injection of liquid fuel sprayed into the combustion chamber is ensured at high pressure, including in the very last moments of the injection.
  • the stop of the movable element can then be constituted by said sealing means, such as the needle, when they arrive in their closed position.
  • said sealing means such as the needle
  • Fuel delivery means liquid under high pressure can be quite conventional and in particular include a simple pump usual alternative injection whose piston is in constant contact with the cam of a camshaft. advantageously this pump can be metered, for example by comprising, as is known for injection pumps, a helical discharge ramp and an adjustment of angular position of the pump piston.
  • said cyclic communication means arranged between said means for delivering liquid fuel under high pressure and said volume injection chamber variable include a one-way means of communication.
  • they may, in particular include a valve arranged upstream of said unidirectional means and arranged so as to put said means high pressure establishment in communication with a low pressure discharge, causing the closing of said unidirectional means, so that said metered amount of fuel can be determined by the duration of closure of said valve.
  • Said valve may simply be a valve two-way.
  • a valve preferably the above-mentioned valve disposed upstream of said unidirectional means, can be provided, to put said cavity in communication with a discharge to authorize the opening of said means shutter.
  • the same valve controls the setting to the discharge of said high establishment means pressure and said fuel-containing cavity liquid acting, for the closing operation, on said shutter means, so that when said valve is closed, said delivery means deliver the high pressure liquid fuel at said injection chamber through said communication means unidirectional, while the opening of said valve causes the end of said delivery and, simultaneously, authorizes the opening of said sealing means and injecting the fuel into the combustion chamber.
  • valve two tracks can be ensured by a rotating distributor classic pump and electrically controlled valve becomes useless.
  • the invention is remarkably suitable for when injecting liquid fuel into a several cylinders including injection nozzles specific to each cylinder.
  • the pump or means of delivery of high pressure liquid fuel is then connected separately to each nozzle by conduits identical specifics, and means are arranged for address the fuel successively to the different nozzles.
  • These means can be simply constituted of a single conventional dispenser pump and it's remarkable that we can advantageously connect this pump to a low pressure discharge by a single valve two-way whose simple command allows to determine all the operations of the injection cycles, less adopting the purely hydromechanical solution defined above.
  • the aforementioned means of recall elastic elements of the movable elements are preferably constituted by a single centralized means, for example, a single accumulator containing liquid fuel under high pressure and acting on said elements mobile, the mobile elements being preferably arranged in the respective nozzles in coaxial alignment with the means for closing said nozzles.
  • the aforesaid one-way means of communication are then advantageously arranged, individually, at each nozzle to reduce the quantity of fuel compressed and not injected.
  • the device can advantageously include means for bringing fuel from from the injection chamber to the nozzle cavity with a flow rate limited in such a way that at the start of the injection, the injection rate is equal to a determined rate from the injection chamber, reduced by a flow corresponding to the increase in volume in the cavity of nozzle caused, for example, by the lifting of the means sealing the injector.
  • This means can itself be a throttle slowing the evacuation of fluid from shutter control.
  • This means can possibly be arranged as a variable section choke so as to ensure lifting the needle according to a determined time profile.
  • the injection device described is associated to a cylinder 1 of a diesel engine, in which slides a piston 2 and delimiting, above it, a chamber combustion and working 3 closed by a cylinder head 4.
  • a cylinder head 4 Preferably placed centrally and coaxially to the chamber in which the driving piston 2 slides, is finds an injector 6 which can be produced in any way quite conventional.
  • This injector has a nozzle 7, the lower end of which opens into the chamber working 3 and which has an internal cavity forming a succession of three rooms, namely a first chamber or bag 8 of low volume, in communication permanent with working chamber 3 through holes injection 9, a second chamber 10 located above a conical seat 11 and a third cylindrical chamber 12 on the bottom, forming a stop, from which rests a spring 13 which pushes back towards the bearing surface 11 a conventional shutter needle 14 sliding in the cylindrical chamber 12, the front end of which, narrowed, has a bearing range 15 which is applied from tight against the seat 11.
  • the device also includes a pump 16 of a classic type allowing the establishment of a high fuel pressure.
  • This pump is made up a pump cylinder 17 in which can slide a delivery piston 18 returned to its neutral position bottom by a spring 19 against the cam 20 of a camshaft 21 kinematically attached to the crankshaft (not shown) of the motor.
  • the compression chamber 17 communicates via a conduit 22 in which is arranged a simple two-position valve 23 with the low pressure fuel supply 24.
  • the compression chamber 17 communicates directly with the aforesaid third bedroom 12 by through a conduit 25, opening into a conduit 30.
  • the device according to the invention comprises another cavity or injection chamber 26 in which slides a movable member 27, consisting of a piston, to encounter a powerful reminder 28, which could be a spring, but which is according to the invention a volume of pressurized fluid, for example a filled accumulator pressurized liquid fuel, preferably arranged to urge the piston 27 with force substantially constant throughout the useful stroke of the piston.
  • the injection chamber 26 communicates constantly with the aforesaid second chamber 10 via a conduit 29
  • the communication between room 26 and room compression 17 is provided by the conduit 31 in which is interposed a one-way valve 32.
  • the stop 33 achieves a sealing seat, so that in this position the piston 27, no leakage from accumulator 28 to the room 10 is not possible.
  • the operation is as follows.
  • the injection piston 27 moves back by compressing its elastic means 28 by force constant and storing in room 26 of the fuel from chamber 17.
  • valve at two positions 23 is quickly reopened as shown in figure 3.
  • Room 17 and third room 12 are immediately put on low pressure, notwithstanding a possible continuation of the descent of the pump piston 18. Immediately, the one-way valve 32 closes and room 26 is isolated from the room pumping 17.
  • the third bedroom 12 is low pressure, the high pressure prevailing in chamber 10 will raise the injection needle 14 which will compress its return spring 13, until it comes to rest on its upper stop, establishing communication, through the first chamber 8 and the injection orifices 9, with the engine working chamber. Consequently, the liquid fuel under high injection pressure is injected and sprayed into the working chamber.
  • Dosage and start of injection may be regulated independently of each other by the only control of a simple two-position valve 23.
  • the injection phases are, moreover, completely independent of the position of the cam 20.
  • Pump 16 can therefore be rustic and low flow since it has a large part of the engine cycle to deliver fuel to the chamber injection.
  • the pump 16 is not directly arranged to deliver an adjustable dose of fuel, this dose being quantified by the stroke of the piston 18 traveled during the valve closing time ⁇ t.
  • This embodiment is intended for injections in several stages, for example with a pre-injection, limiting leaks and losses mechanical, and minimizes the influence of compressibility of liquid fuel on operation of the device.
  • the conduit 30 is removed and the pipe 25 coming from the pump 16 opens through a one-way valve 32, directly in a room 34 which constitutes, at the times the second chamber of injector 12 and the chamber injector replacing chamber 26.
  • the needle has an extension 48 whose diameter is greater than that of the seat of the needle 14 and which is likely to slide through a hollow movable piston 50 forming the movable element of the injection chamber 34 and which can itself slide in a cylinder forming a chamber 35 into which a fuel accumulator opens liquid under high pressure 28.
  • Extension 48 has, in chamber 35, a flange 49, the diameter is significantly smaller than that of the chamber 35 and which allows the thrust of a spring to be received reminder 13 for the needle.
  • the upper end of the extension 48, beyond the flange, slides in a cylinder for determining the third chamber 12 of the needle to form a piston whose diameter is intermediate between that of the needle seat and that of the extension 48.
  • the first and second valves 23, 52 are closed and the pump 16 delivers fuel under strong pressure through the conduit 25 in the chamber 34 of so that the piston 50 moves in the direction of the arrow and pushes back the fuel located in the room 35 towards accumulator 28. All the forces formed by fuel and spring 13 on the needle 14 keeps it pressed against its seat 11. After the top dead center of the pump the valve 32 closes and the cam recovers compression energy from the volume of fuel contained in the chamber 17 and the conduit 25. The pressure in the different injector cavities 6 is then determined by the pressure in the accumulator 28. Opening the first valve 23 causes the valve to drop the pressure in the pump. We can then open the valve 52 as seen in Figure 6.
  • valve 52 You can then quickly close the valve 52, as shown in Figure 7, so that this first injection phase, which constitutes a pre-injection, ends, the needle 14 being pushed towards its seat, due to the increased pressure in chamber 12 and the action of spring 13.
  • the end of the injection is obtained, as the shows figure 8, when the entire injectable dose contained in room 34 was ejected and the piston 50 came into sealing abutment on its seat 33, so that the pressure in chamber 34, reduced at its minimum volume, drop and the needle closes quickly under the effect of spring 13 and pressure which is exerted on the differential surface between the extension 48 and the chamber 12.
  • the valve 52 is then closed.
  • Figures 9 to 12 represent embodiments in which the needle is closed positively by the movable element of the injection chamber.
  • Figure 10 shows a device similar to that of FIG. 9, but in which the needle 14 has a second bearing sealing 62 which cooperates with a seat provided in the room 12 and prevents leaks likely to come from of accumulator 28 by the clearance between needle 14 and the nozzle body 7.
  • the device of FIG. 11 is analogous to that of FIG. 9 except for the fact that the piston 27 abuts on a seat 33 in the injection chamber 26 after putting needle 14 in compression.
  • a short stroke spring 13 is shown in the chamber 12 so as to press the needle 14 onto its seat 11, even in the case where, the accumulator 28 is not under pressure, the piston 27 is not stressed.
  • length and diameter of the rod 37 are chosen so that the needle 14 is applied against its seat 11 by the piston 27 shortly before that it has reached its stop position 33, the rest of the needle descent being authorized by deformation under compressive stress of the rod 37.
  • Figure 12 is similar to that of Figure 5 except that the needle 14 is closed, as on the Figure 9, by the impact of the injection piston 50 on the stop 56 presented by the needle.
  • the nozzle, injection chamber and its movable element, and the pump generating the high pressure are coaxially aligned on the axis of the nozzle 7.
  • the piston 18 of the pump slides in a cylindrical chamber 17 defined inside the element mobile 65 with differential piston recalled in direction injection by the elastic return means constituted by the pressurized fluid 35, for example air, in communication with an accumulator 36.
  • Communication between the arrival of low pressure fluid by the valve at two channels 23 and the pump chamber 17 takes place at through a radial passage in the movable element 34 and communicating with the valve 23 via of a longitudinal light formed in the surface of the movable element 65.
  • the injection chamber 26 is arranged under the movable piston 65 and we see its end stop race 33.
  • the conduit 31 making it possible to communicate the pump 16 and the chamber 26 is an axial duct which runs in an extension 43 which exceeds, towards nozzle, beyond the active piston surface of the Exhibit 65 which delimits room 26 and which presents, at its free end, a radial notch 44.
  • a valve unidirectional 32 sealingly sliding on said extension 43 and normally applied against the face nozzle 7 by a spring such as, for example, a belleville washer. When this valve lifts the channel 31 puts the pump 16 in communication with the chamber 26.
  • the needle 14, which is represented in the figure in its raised position presents its upper end with respect to a volume 12 located under the end of the extension 43 containing the channel 31, volume also delimited by the valve 32 when it is in its closed position.
  • the cam 20 is in a position which allows the pump piston 18 to lift and suck fuel from the source low pressure 24 through valve 23 in position of communication so that the pump chamber 17 fill.
  • the cam 20 After a certain time, the cam 20 having turned, the piston 18 will move down. Has a instant t during this downward movement we close the two-way valve 23.
  • the fuel present in the pump will then be pressurized so that the valve 32 lifts against its return means and that the fuel pressurized in the pump is transferred to room 26, so the room mobile 65 lifts and the volume of chamber 26 increases, while high pressure is established in chamber 10, as well as in volume 12 located above of needle 14 through which the fuel gaining chamber 26. Needle 14 remains therefore strongly applied to its seat.
  • the piston 65 comes from the lower end of its end piece 43, make contact with needle 14 in its position raised shown in the figure.
  • the pursuit of lowering of the moving part 65 then drives the needle 14 down until it is applied to its seat, which allows a sudden closure of the needle while the pressure in chamber 10 remains still at its high value, so that we get a end of injection of excellent quality.
  • the moving part 65 goes down again slightly down, thanks to elastic compression of its extension 43 containing the channel 31 then stops definitively by contacting the stop 33.
  • the device shown is particularly compact and fuel paths at the outlet of the pump 16 are particularly reduced, which minimizes the influence of the compressibility of the fuel on the accuracy of the injected dose and also allows, in the case of an engine with several cylinders, to provide injection devices practically identical and therefore delivering doses practically identical in each cylinder, including during diets where only very small doses are injected.
  • two of the four injectors 6, of a device according to the invention designed for a four-cylinder engine are, for example, identical to that of FIG. 1.
  • the piston 27 of each injector delimits, by its other wall, a recall chamber 38. All of the booster 38 are connected directly to a single accumulator high pressure liquid fuel 39.
  • the device includes a pump common distributor 40 actuated by a motor shaft.
  • the pump 40 is of a conventional type for multi-cylinder engine injection devices and therefore does not need to be described. It includes a rotor 41 with four radial pistons 42 sliding in the pump cylinders 57 in which they move during the rotation of the rotor, under the effect of a cam fixed 58 whose known profile is determined by the number cylinders and therefore injectors 6.
  • the lower part of the rotor forms a distributor 59 capable of sending pressurized liquid fuel successively to the different injectors 6 by conduits 60 which replace the conduits 25 in FIG. 1 and terminate to the conduit 30 of the different injectors.
  • the pump chamber 57 communicates permanently with a central duct 61 connected to a fuel source low pressure 24 through a two-way valve positions 23, and in parallel, of a conduit 63 with a one-way valve 64.
  • This pump 40 can also be used to maintain the high pressure in the accumulator 39, through a set communicating with the conduit 61 and comprising a unidirectional means 46 and a conventional pressure control valve 47 for such accumulators, and connected to the accumulator by a conduit 45.
  • valve 23 makes it possible to address successively to each of the injectors 6 a quantity metered fuel which reaches via line 60 and the one-way valve 32 to the injection chamber 26 of the injector.
  • Each injector works as in the case of the device shown in Figures 1 to 4.
  • valve 23 In particular we can provide for replacement of valve 23 by the rotary distributor and using the return of the pump pistons to open injectors.
  • the injection advance will then be set by the angular position of the cams 58 of the pump 40 in a manner known per se.
  • a second nozzle 66 is arranged in the shutter needle lever control line 30 14.
  • nozzles 65 and / or 66, 67 could be functionally replaced by a adequate dimensioning (diameter and length, and by pressure loss consequence), lines 29 and 30.

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Description

La présente invention a trait à un dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur à combustion interne.
D'une façon conventionnelle, l'injection du combustible liquide dans un moteur à combustion interne, par exemple un moteur à allumage par compression, comporte un moyen d'établissement de pression de combustible sous forme d'une pompe d'injection susceptible de mettre cycliquement sous haute pression du combustible dans une chambre de volume variable aménagée dans un cylindre de pompe et délimitée par un piston actionné par un arbre à came lié cinématiquement avec l'arbre principal ou vilebrequin du moteur.
Le combustible comprimé est injecté à travers une buse d'injection qui communique, par une pluralité de trous d'injection, avec la chambre de travail ou de combustion du moteur, cette buse comportant une chambre qui communique avec le cylindre de la pompe d'injection, en général à travers des moyens de passage unidirectionnels tels qu'un clapet anti-retour. La communication entre cette chambre et la chambre de travail ou de combustion est interrompue par une aiguille coulissante s'appuyant, grâce à l'action de moyens de rappel élastiques, sur un siège conique aménagé dans ladite buse en amont desdits trous d'injection.
Cette aiguille comporte un corps cylindrique coulissant dans un alésage aménagé dans la buse et de diamètre supérieur à celui de la portée conique de l'aiguille sur son siège, de sorte que, lorsque la pression du combustible dépasse une certaine valeur, dite pression de tarage de l'injecteur, celui-ci se soulève de son siège pour permettre l'injection. Lorsque le piston de la pompe d'injection aura dépassé une certaine position, au-delà de laquelle le cylindre de pompe se trouvera mis en communication avec des moyens d'alimentation sous basse pression du combustible, la pression dans la buse chute et l'aiguille d'injection est ramenée sur son siège, pour refermer la buse, sous l'action des susdits moyens de rappel élastiques.
En dépit de sa grande simplicité, ce dispositif classique présente des graves inconvénients. En premier lieu la pression d'injection dépend du régime du moteur et varie avec celui-ci. Ensuite, en raison de la force obligatoirement limitée du ressort de rappel, la fin de l'injection s'effectue à une pression faible ne permettant plus une pulvérisation fine du combustible, ce qui génère des imbrûlés et des particules de suie.
Certains de ces inconvénients peuvent être évités par un dispositif d'injection du type proposé dans le brevet FR-A-1 351 593. Dans un tel dispositif le combustible provenant des moyens d'établissement de pression, tels qu'une pompe ou un accumulateur, est adressé à une chambre d'injection délimitée par un piston se déplaçant à l'encontre d'un puissant ressort, de façon à remplir de combustible sous pression la chambre pendant la phase de non injection. Cette chambre est directement ouverte sur la cavité de l'injecteur, dans laquelle se déplacent les moyens d'obturation, tels qu'une aiguille, dont la levée peut être commandée, soit par un circuit hydrolique indépendant, soit par un circuit utilisant le combustible. Lorsque l'on provoque l'ouverture de l'aiguille, et donc l'injection, l'aiguille se déplace, sur une course de grande longueur, jusqu'à venir buter contre le piston de la chambre d'injection, ce dernier au fur et à mesure de son avancée qui refoule le combustible de la chambre d'injection vers la buse d'injection, venant refermer l'aiguille.
Un tel dispositif présente cependant des inconvénients qui le rendent impropre à l'utilisation pour des pressions d'injection très élevées qui sont utilisées dans les moteurs modernes, et qui se traduiraient par un risque accru de fuite de combustible, et par une perte d'énergie en raison du refoulement d'une partie du combustible hors du volume de l'injecteur vers le circuit d'alimentation, sans parler du problème de surdimensionnement du ressort de rappel.
On a également déjà décrit dans la DOS 1 944 862 un dispositif d'injection comprenant une chambre d'injection, dans laquelle se déplace un piston différentiel, et qui se trouve en communication directe avec l'injecteur, des moyens de commande permettant, pendant la phase de non injection, de remplir la chambre d'injection à l'encontre de la pression d'un accumulateur de combustible maintenu en charge par une pompe haute pression. Ce dispositif présente cependant des inconvénients notables. Notamment la pression d'injection n'est qu'une fraction de la pression fournie par la pompe et la fin de course d'injection du piston est assurée par une chûte de pression difficile à obtenir avec précision, notamment dans le cas de très hautes pressions.
Pour remédier aux inconvénients de ces différentes solutions, l'évolution moderne se concentre sur des systèmes d'injection à accumulation, également appelés systèmes "common rail".
Dans de tels systèmes, un accumulateur est constamment rempli de combustible sous haute pression grâce à des moyens générateurs de haute pression de combustible, et communique en permanence avec la chambre de la buse d'injection en amont du siège contre lequel s'applique, grâce à des moyens de commande, la portée de l'aiguille d'injection. Un distributeur permet de faire communiquer ladite chambre avec une autre chambre délimitée par la face supérieure de l'aiguille, de sorte que l'aiguille se trouve appuyée sur son siège sous l'effet de la pression régnant dans l'accumulateur. Lorsque l'on veut initier l'injection, le distributeur est basculé, de façon à faire communiquer ladite chambre délimitée par la face supérieure de l'aiguille avec des moyens d'alimentation basse pression pour faire chuter la pression s'exerçant sur la face supérieure de l'aiguille, de sorte que l'aiguille se soulève.
Pour mettre fin à l'injection, on bascule à nouveau le distributeur dans l'autre position, afin de rétablir la pression de l'accumulateur au-dessus de la face supérieure de l'aiguille, de sorte que les moyens de commande ramènent l'aiguille sur son siège sans qu'il soit nécessaire de faire chuter la pression d'injection. L'injection s'effectue donc entièrement à la haute pression de l'accumulateur, évitant ainsi le larmoiement en fin d'injection.
De plus, la pression d'injection est indépendante du régime du moteur.
De tels dispositifs, avantageux sur le plan de la qualité de la combustion et du contrôle des imbrûlés, présentent cependant d'autres inconvénients. En effet, si l'aiguille se ferme mal ou si le siège de l'aiguille est détériorié, le combustible présent sous haute pression dans l'accumulateur se déversera dans la chambre de combustion, avec un risque de surchauffe et de destruction du moteur.
De plus, la pression permanente du common rail, étant étanchée par de nombreux pistons coulissant dans des alésages, un niveau important de fuite crée des pertes mécaniques, un échauffement du combustible, et perturbe la précision des dosages.
L'invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un dispositif d'injection permettant d'injecter le combustible sous haute pression, pendant pratiquement toute la durée de l'injection indépendamment du régime du moteur.
Un autre objectif de l'invention est de réaliser un tel dispositif permettant, de façon extrêmement simple, de délivrer une dose précise et déterminée de combustible en un temps très court et à très forte pression.
Un autre objectif de l'invention est de réaliser un tel dispositif dans lequel l'injection peut être assurée sous une très forte pression pendant la totalité de l'injection.
Un autre objectif, encore, de l'invention, est de réaliser un tel dispositif dans lequel on peut assurer une injection très rapide en utilisant des moyens d'établissement de haute pression relativement lents.
Un autre objectif, encore, de l'invention, est de réaliser un tel dispositif avec un nombre réduit de composants classiques et, en particulier, d'utiliser un seul élément de pompage et de dosage pour alimenter une pluralité d'injecteurs, garantissant ainsi un bon équilibrage des débits injectés dans les différents cylindres.
Un autre objectif de l'invention est de réaliser un tel dispositif dans lequel on peut faire varier, de façon simple, le débit d'injection en cours d'injection, notamment pour assurer un début d'injection à faible débit, puis une poursuite de l'injection à plus fort débit, selon la technique appelée parfois rate shaping.
Un autre objectif de l'invention est d'obtenir les avantages du common rail avec un faible niveau de fuite.
Un autre objectif de l'invention est de réduire la consommation d'énergie du dispositif d'injection.
Un autre objectif de l'invention est d'obtenir ces avantages sans utilisation de moyens électoniques, mal adaptés à certains environnements.
L'invention a pour objet un dispositif d'injection discontinue et cyclique de combustible liquide pulvérisé sous haute pression dans une chambre de combustion d'un moteur à combustion interne à chambre de travail de volume variable qui comporte,
  • une buse d'injection comprenant, pour chaque chambre de travail:
    • une cavité de buse qui communique avec une chambre de combustion par au moins un orifice d'injection,
    • des moyens d'obturation permettant d'interrompre et de rétablir cycliquement la communication entre ladite cavité de buse et ladite chambre de combustion,
  • et des moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression, susceptibles de délivrer cycliquement une quantité dosée de combustible liquide sous haute pression,
  • lesdits moyens de délivrance communiquant, à travers des moyens de communication cyclique, avec une chambre d'injection de volume variable délimitée par une paroi d'un élément mobile rappelé, à chaque cycle, par des moyens de rappel élastiques jusqu'à une butée fixe établissant la valeur minimale dudit volume variable de ladite chambre d'injection, et qui communique, en permanence, avec ladite cavité de buse, ladite chambre d'injection étant destinée à recevoir momentanément ladite quantité dosée de combustible liquide, une chambre d'injection (26, 34) étant prévue pour chaque chambre de travail,
  • ladite quantité dosée de combustible liquide étant délivrée cycliquement par lesdits moyens de délivrance dans ladite chambre d'injection, pendant la phase de fermeture cyclique desdits moyens d'obturation de la buse d'injection,
   caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique comportent un volume de fluide sous pression, agissant sur ledit élément mobile.
De préférence ledit élément mobile, dont la paroi délimite la susdite chambre d'injection, est formé par un piston coulissant dans un cylindre pour délimiter ladite chambre. Du fait que les pressions de part et d'autres du piston peuvent être pratiquement équilibrées, le risque de fuite au niveau du piston peut être pratiquement supprimé.
De façon particulièrement préférée, le fluide sous pression contenu dans le volume et exerçant son effet de rappel peut être du combustible maintenu sous pression dans un accumulateur.
De préférence l'élément ou piston mobile peut être agencée pour étancher toute fuite entre la chambre d'injection et ledit volume de combustible liquide sous pression, lorsqu'il est appliqué sur sa butée.
Le fluide sous pression peut agir sur ledit élément mobile par l'intermédiaire d'un moyen de multiplication, notamment un piston différentiel.
La buse d'injection peut être avantageusement une buse de type classique, contenant trois cavités, à savoir une première chambre ou sac communiquant par des orifices d'injection avec la chambre de combustion, une deuxième chambre communiquant avec la première chambre et présentant un siège, ladite chambre étant délimitée par la partie inférieure d'une aiguille coulissante dont l'extrémité présente une portée susceptible de s'appliquer sur ledit siège pour interrompre cette communication, et une troisième chambre cylindrique dans laquelle coulisse une partie, formant piston, de l'aiguille, de façon à former au-dessus de l'aiguille une troisième chambre associée à des moyens de commande.
Les moyens d'obturation, formés, par exemple, par une telle aiguille, peuvent être commandés, pour leur ouverture, par des moyens électromagnétiques comme cela est en soi connu.
Ces moyens d'obturation peuvent être sensibles à la pression du combustible liquide dans la cavité de buse, par exemple la susdite deuxième chambre, de sorte que lorsqu'une haute pression est établie dans cette cavité, l'aiguille se soulève à l'encontre de ses moyens de rappel jusqu'à une position de butée. Cette solution est préférée dans la présente invention et peut être simplement obtenue par une communication directe et permanente entre ladite cavité de buse et ladite chambre d'injection.
Lesdits moyens d'obturation peuvent être sensibles, pour leur fermeture, à un ressort de rappel.
Ils peuvent également être sensibles, pour leur fermeture, à l'action d'un fluide sous pression, notamment du combustible liquide.
Cependant, de façon préférée, lesdits moyens d'obturation peuvent être sensibles, pour leur fermeture, à l'action directe du susdit élément mobile de la chambre d'injection, de façon que l'élément mobile, lorsqu'il rejoint sa position de butée, déplace le moyen d'obturation vers une position d'étanchéité.
Cette solution est particulièrement avantageuse, car elle permet d'assurer que l'injection du combustible liquide pulvérisé dans la chambre de combustion se trouve assurée à une pression élevée, y compris dans les tous derniers instants de l'injection.
La butée de l'élément mobile peut alors être constituée par lesdits moyens d'obturation, tels que l'aiguille, quand ils arrivent dans leur position fermée. On peut cependant également prévoir une butée positive fixe, par exemple formée par un épaulement ou un siège de la chambre d'injection, contre laquelle l'élément mobile vient s'appliquer après avoir refermé les susdits moyens d'obturation, tels qu'une aiguille, puis poursuivi encore une très faible course grâce à un contact élastique entre l'élément mobile et lesdits moyens d'obturation, par exemple par simple compression élastique de l'aiguille d'obturation lorsque celle-ci a une forme allongée.
Les moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression peuvent être tout à fait classiques et notamment comprendre une simple pompe d'injection alternative usuelle dont le piston est en contact constant avec la came d'un arbre à came. Avantageusement cette pompe peut être doseuse, par exemple en comprenant, comme cela est connu pour les pompes d'injection, une rampe de décharge hélicoïdale et un réglage de position angulaire du piston de pompe.
On peut utiliser des moyens centralisés d'établissement de pression pour plusieurs dispositifs d'injection associés à chaque piston et la pompe peut alors être une pompe distributrice classique.
Dans une forme de réalisation avantageuse, lesdits moyens de communication cyclique disposés entre lesdits moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression et ladite chambre d'injection de volume variable, comportent un moyen de communication unidirectionnel.
Par ailleurs, ils peuvent, notamment comporter une vanne disposée en amont dudit moyen unidirectionnel et agencée de façon à mettre lesdits moyens d'établissement de haute pression en communication avec une décharge à basse pression, provoquant alors la fermeture desdits moyens unidirectionnels, de sorte que ladite quantité dosée de combustible peut être déterminée par la durée de fermeture de ladite vanne.
Ladite vanne peut être simplement une vanne à deux voies.
Dans le cas où les susdits moyens d'obturation de la buse sont sensibles pour leur fermeture, à la pression dans une cavité, contenant du combustible liquide, une vanne, de préférence la susdite vanne disposée en amont dudit moyen unidirectionnel, peut être prévue, pour mettre ladite cavité en communication avec une décharge pour autoriser l'ouverture desdits moyens d'obturation.
Dans ce cas la même vanne commande la mise à la décharge desdits moyens d'établissement de haute pression et de ladite cavité contenant le combustible liquide agissant, pour l'opération de fermeture, sur lesdits moyens d'obturation, de sorte que lorsque ladite vanne est fermée, lesdits moyens de refoulement délivrent le combustible liquide sous haute pression à ladite chambre d'injection à travers ledit moyen de communication unidirectionnel, alors que l'ouverture de ladite vanne provoque la fin de ladite délivrance et, simultanément, autorise l'ouverture desdits moyens d'obturation et l'injection du combustible dans la chambre de combustion.
On peut également établir un décalage entre le moment de la fin du dosage et celui du début de l'injection, en laissant le piston de la pompe refouler le combustible sous pression jusqu'à son point mort haut, la pression restant ensuite maintenue grâce à un profil plat de la came. Dans ce cas le moment de fermeture de la vanne détermine le dosage du volume injecté, puisque la dose du combustible reçue par la chambre d'injection est déterminée par la course utile de la pompe entre le moment de fermeture et l'arrivée au point mort haut. Au contraire l'ouverture ultérieure de la vanne détermine le moment du début d'injection.
Dans une autre forme de réalisation on peut utiliser, pour ouvrir les moyens d'obturation, la chûte de pression due à la descente du piston de pompe après son point mort haut. On peut alors avantageusement récupérer, sur le moyen d'entraínement du piston de pompe, l'énergie de détente du volume de combustible comprimé entre le piston de pompe et le moyen d'obturation, tel que l'aiguille.
Dans ce cas la fonction de la vanne deux voies peut être assurée par un distributeur tournant classique de pompe et une vanne électriquement commandée devient inutile.
L'invention se prête, de façon remarquable, à l'injection du combustible liquide dans un moteur à plusieurs cylindres comprenant des buses d'injection propres à chaque cylindre. La pompe ou moyen de délivrance de combustible liquide sous haute pression est alors reliée séparément à chaque buse par des conduits spécifiques identiques, et des moyens sont agencés pour adresser le combustible successivement aux différentes buses. Ces moyens peuvent être simplement constitués d'une seule pompe distributrice classique et il est remarquable que l'on peut avantageusement relier cette pompe à une décharge basse pression par une vanne unique à deux voies dont la simple commande permet de déterminer l'intégralité des opérations des cycles d'injection, à moins d'adopter la solution purement hydromécanique définie ci-dessus.
Dans ce cas, les susdits moyens de rappel élastiques des éléments mobiles sont, de préférence, constitués par un moyen centralisé unique, par exemple, un seul accumulateur contenant du combustible liquide mis sous haute pression et agissant sur lesdits éléments mobiles, les éléments mobiles étant disposés, de préférence dans les buses respectives en alignement coaxial avec les moyens d'obturation desdites buses.
Les susdits moyens de communication unidirectionnels sont alors avantageusement disposés, individuellement, au niveau de chaque buse pour réduire la quantité de combustible comprimée et non injectée.
Afin de faire varier le débit de combustible injecté pendant la phase d'injection, par exemple en établissant un faible débit d'injection en début d'injection et un débit important pendant le reste de l'injection, le dispositif peut avantageusement comprendre des moyens permettant d'amener le combustible en provenance de la chambre d'injection vers la cavité de la buse avec un débit limité d'une façon telle qu'au début de l'injection, le débit d'injection est égal à un débit déterminé provenant de la chambre d'injection, diminué d'un débit correspondant à l'accroíssement de volume dans la cavité de buse provoqué, par exemple, par la levée du moyen d'obturation de l'injecteur.
A cette fin on peut, par exemple, prévoir de disposer, dans la communication directe entre la chambre d'injection et la cavité d'injecteur, un étranglement ou gicleur à orifice calibré, permettant de limiter le débit adressé à la cavité de l'injecteur, le moyen d'obturation, tel que l'aiguille étant alors associé à des moyens permettant de contrôler la levée de l'aiguille pendant une durée déterminée. Ce moyen peut être lui-même un étrangleur ralentissant l'évacuation du fluide de commande du moyen d'obturation.
Ce moyen peut éventuellement être agencé comme un étrangleur à section variable de façon à assurer la levée de l'aiguille selon un profil temporel déterminé.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
  • les figures 1 à 4 représentent un dispositif d'injection selon une première forme de réalisation de l'invention pendant quatre situations successives, à savoir, successivement, une phase de balayage et réalimentation de la pompe, une phase de dosage, la position de début d'injection et la position de fin d'injection,
  • les figures 5 à 8 représentent quatre phases de fonctionnement d'une autre forme de l'invention,
  • les figures 9 à 12 représentent d'autres formes de réalisation de l'injecteur de l'invention,
  • la figure 13 représente une vue d'une forme de réalisation de l'invention dans une disposition coaxiale des éléments du dispositif.
  • la figure 14 représente une vue d'un dispositif d'injection centralisé pour un moteur polycylindre.
On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 4.
Le dispositif d'injection décrit est associé à un cylindre 1 d'un moteur diesel, dans lequel coulisse un piston 2 et délimitant, au-dessus de lui, une chambre de combustion et de travail 3 obturée par une culasse 4. Placé, de préférence, centralement et coaxialement à la chambre dans laquelle coulisse le piston moteur 2, se trouve un injecteur 6 qui peut être réalisé de façon tout à fait conventionnelle. Cet injecteur comporte une buse 7 dont l'extrémité inférieure débouche dans la chambre de travail 3 et qui comporte une cavité interne formant une succession de trois chambres, à savoir une première chambre ou sac 8 de faible volume, en communication permanente avec la chambre de travail 3 par des trous d'injection 9, une seconde chambre 10 située au-dessus d'un siège conique 11 et une troisième chambre cylindrique 12 sur le fond, formant butée, de laquelle s'appuie un ressort 13 qui repousse en direction de la portée 11 une aiguille d'obturation classique 14 coulissant dans la chambre cylindrique 12 et dont l'extrémité antérieure, rétrécie, présente une portée 15 venant s'appliquer de façon étanche contre le siège 11.
Le dispositif comporte encore une pompe 16 d'un type classique permettant l'établissement d'une pression élevée de combustible. Cette pompe est constituée d'un cylindre de pompe 17 dans lequel peut coulisser un piston de refoulement 18 rappelé vers son point mort bas par un ressort 19 contre la came 20 d'un arbre à came 21 cinématiquement solidaire du vilebrequin (non représenté) du moteur. La chambre de compression 17 communique par l'intermédiaire d'un conduit 22 dans lequel est disposée une simple vanne à deux positions 23 avec la source d'alimentation basse pression en combustible 24. D'autre part, la chambre de compression 17 communique directement avec la susdite troisième chambre 12 par l'intermédiaire d'un conduit 25, débouchant dans un conduit 30.
Le dispositif selon l'invention comporte encore une cavité ou chambre d'injection 26 dans laquelle coulisse un élément mobile 27, constitué d'un piston, à l'encontr d'un puissant moyen de rappel 28, qui pourrait être un ressort, mais qui est selon l'invention un volume de fluide sous pression, par exemple un accumulateur rempli de combustible liquide sous pression, de préférence agencé pour solliciter le piston 27 avec une force sensiblement constante pendant toute la course utile du piston. La chambre d'injection 26 communique constamment avec la susdite seconde chambre 10 par un conduit 29 Enfin, la communication entre la chambre 26 et la chambre de compression 17 est assurée par le conduit 31 dans lequel est interposé un clapet unidirectionnel 32.
Dans la position de repos, le piston ou élément mobile 27 bute contre une butée antérieure 33 de la chambre 26, de sorte que la volume de la chambre 26 est minimal.
De façon avantageuse la butée 33 réalise un siège d'étanchéité, de sorte que, dans cette position du piston 27, aucune fuite de l'accumulateur 28 vers la chambre 10 n'est possible.
Le fonctionnement est le suivant.
Dans la position de balayage représentée sur la figure 1, l'aiguille d'injection 14 est appliquée sur son siège 11 par le ressort de rappel 13. L'élément ou piston mobile 27 est appliqué contre sa butée 33 par le puissant ressort 28. Le piston 18 de la pompe commence sa descente sous l'action de la came 20. La vanne à deux positions 23 est en position d'ouverture, de sorte que la chambre de pompe 17 et la troisième cavité 12 se trouvent à la basse pression de combustible.
Dans la deuxième chambre 10 la valeur de la pression est suffisamment basse pour que l'aiguille soit appliquée contre son siège par le ressort 13. Le déplacement du piston de pompe 18, modifie peu les pressions.
La suite du processus est représentée en figure 2 : à un instant t déterminé dans le cycle du moteur, on ferme rapidement la vanne à deux voies 23. Le piston d'injection 18, continuant sa course, élève immédiatement la pression de combustible dans la chambre 17 et, de ce fait, dans la chambre 12. Simultanément le liquide est chassé vers la chambre d'injection 26 et le piston 27 est repoussé à l'encontre de son puissant ressort, tandis que la même pression s'établit dans la deuxième chambre 10. La haute pression du combustible liquide dans la chambre 17, la chambre 26, la deuxième chambre 10 et la troisième chambre 12, est déterminée par la force du ressort 28, dont la force de rappel est de préférence quasi constante. Ainsi le combustible liquide se trouve soumis à la haute pression, qui sera la pression d'injection, par exemple 1600 bars.
Aussi longtemps que la vanne à deux positions 23 est fermée et que le piston de pompe d'injection 18 continue sa course de refoulement, le piston d'injection 27 recule en comprimant son moyen élastique 28 à force constante et en emmagasinant dans la chambre 26 du combustible provenant de la chambre 17.
A l'instant t + Δt, c'est-à-dire au moment où la dose souhaitée de combustible a été introduite, sous la haute pression d'injection, dans la chambre 26 et où l'injection proprement dite doit commencer, la vanne à deux positions 23 est rapidement réouverte comme représenté en figure 3.
La chambre 17 et la troisième chambre 12 se trouvent immédiatement mises à la basse pression, nonobstant une éventuelle poursuite de la descente du piston de pompe 18. Aussitôt, le clapet unidirectionnel 32 se ferme et la chambre 26 est isolée de la chambre de pompage 17.
La troisième chambre 12 étant à faible pression, la haute pression régnant dans la chambre 10 va soulever l'aiguille d'injection 14 qui va comprimer son ressort de rappel 13, jusqu'à venir en appui sur sa butée supérieure, établissant la communication, à travers la première chambre 8 et les orifices d'injection 9, avec la chambre de travail du moteur. En conséquence, le combustible liquide sous la haute pression d'injection est injecté et pulvérisé dans la chambre de travail.
Cette injection à haute pression se poursuit pendant toute la durée de déplacement du piston 26 sous l'action de son moyen de rappel 28 jusqu'à la butée du piston contre sa butée 33, de sorte qu'un volume de combustible correspondant à la totalité et uniquement la totalité de la dose préalablement refoulée dans la chambre 26, se trouve éjecté à travers les orifices 9.
En fin d'injection, représentée sur la figure 4, l'élément mobile 27 vient en butée contre le siège 33 et la pression dans la seconde chambre 10 chute brutalement jusqu'à devenir insuffisante vis-à-vis de la force de rappel élastique du ressort 13 de l'aiguille 14, qui est alors brusquement ramenée en butée contre son siège.
Le dosage et le début de l'injection peuvent être réglés indépendamment l'un de l'autre par le seul contrôle d'une simple vanne à deux positions 23.
On peut également décaler l'instant de la fin du dosage et le début de l'injection, par exemple en utilisant une came ayant une partie de profil élevée plate pour cesser d'envoyer du combustible dans la chambre de dosage 26, tout en maintenant la pression dans la troisième chambre 12, l'instant d'injection pouvant être librement choisi sur le plat de la came par ouverture de la vanne 23. Dans ce cas le combustible se trouve refoulé hors de la pompe 16 à partir de l'instant de fermeture de la vanne 23 et pendant tout le restant du déplacement du piston de pompe 18 vers son point mort haut.
Enfin, on peut aussi, sans ouvrir la vanne 23, attendre une chute de pression dans la chambre 12 provoquée par le retour du piston 18 vers son point mort bas.
Les phases d'injection sont, de plus, totalement indépendantes de la position de la came 20.
La pompe 16 peut donc être rustique et de faible débit puisqu'elle dispose d'une grande partie du cycle moteur pour refouler le combustible vers la chambre d'injection.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits la pompe 16 n'est pas directement agencée pour délivrer une dose réglable de carburant, cette dose étant quantifiée par la course du piston 18 parcourue pendant la durée Δt de fermeture de la vanne.
On conçoit cependant que l'on peut également utiliser des pompes d'injection de combustible de moteur de type classique munies d'une rampe hélicoïdale inversée et d'un dispositif de rotation autour de l'axe de piston de pompe de façon à pouvoir fermer et ouvrir un orifice de décharge ménagé dans la paroi du cylindre de la pompe. Le piston de la pompe assure alors la fonction de la vanne à deux positions 23.
On se réfère maintenant aux figures 5 à 8, dans lesquelles les composants ayant les mêmes fonctions que dans la description précédente possèdent les mêmes chiffres de référence.
Cette forme de réalisation est destinée aux injections en plusieurs temps, par exemple avec une pré-injection, à la limitation des fuites et des pertes mécaniques, et réduit au minimum l'influence de la compressibilité du combustible liquide sur le fonctionnement du dispositif.
Dans cette réalisation le conduit 30 est supprimé et le conduit 25 provenant de la pompe 16 débouche, par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel 32, directement dans une chambre 34 qui constitue, à la fois, la deuxième chambre de l'injecteur 12 et la chambre d'injection remplaçant la chambre 26. L'aiguille présente un prolongement 48 dont le diamètre est supérieur à celui du siège de l'aiguille 14 et qui est susceptible de coulisser à travers un piston mobile creux 50 formant l'élément mobile de la chambre d'injection 34 et qui peut lui-même coulisser dans un cylindre formant une chambre 35 dans laquelle débouche un accumulateur de combustible liquide sous forte pression 28. Le prolongement 48 présente, dans la chambre 35, une collerette 49 dont le diamètre est nettement inférieur à celui de la chambre 35 et qui permet de recevoir la poussée d'un ressort de rappel 13 pour l'aiguille. L'extrémité supérieure du prolongement 48, au-delà de la collerette, coulisse dans un cylindre permettant de déterminer la troisième chambre 12 de l'aiguille pour former un piston dont le diamètre est intermédiaire entre celui du siège de l'aiguille et celui du prolongement 48.
Le volume de la chambre 35, et par conséquent l'accumulateur 28, communiquent avec la troisième chambre 12 par l'intermédiaire d'un conduit d'abord radial puis axial 51 pratiqué dans le prolongement 48 et qui débouche, par l'intermédiaire d'un étranglement terminal, dans la chambre 12. Par ailleurs celle-ci est relié à la source basse-pression de combustible 24 par une vanne 52 située à proximité de la chambre 12 et un conduit 53.
Dans la position de chargement représentée sur la figure 5, les première et seconde vannes 23, 52 sont fermées et la pompe 16 refoule du combustible sous forte pression par le conduit 25 dans la chambre 34 de sorte que le piston 50 se déplace dans le sens de la flèche et refoule le combustible situé dans la chambre 35 vers l'accumulateur 28. L'ensemble des forces constituées par le combustible et le ressort 13 sur l'aiguille 14 maintient celle-ci plaquée sur son siège 11. Après le point mort haut de la pompe le clapet 32 se ferme et la came récupère l'énergie de compression du volume de combustible contenu dans la chambre 17 et le conduit 25. La pression dans les différentes cavités de l'injecteur 6 est alors déterminée par la pression dans l'accumulateur 28. L'ouverture de la première vanne 23 fait chûter la pression dans la pompe. On peut alors ouvrir la vanne 52 comme on le voit sur la figure 6. Il en résulte une chute immédiate de pression dans la troisième chambre 12 de sorte que l'aiguille 14 est repoussée en position ouverte. La chambre 34 est alors en communication avec la première chambre 8 et le combustible de la chambre 34 est éjecté et pulvérisé sous la pression du piston 50 soumis à la pression régnant dans l'accumulateur 28. L'étranglement dans le conduit 51 empêche l'accumulateur de se vider.
On peut ensuite refermer rapidement la vanne 52, comme le montre la figure 7, de sorte que cette première phase d'injection, qui constitue une pré-injection, se termine, l'aiguille 14 étant repoussée vers son siège, en raison de l'augmentation de pression dans la chambre 12 et de l'action du ressort 13. On peut ainsi, par plusieurs ouvertures et fermetures successives de la vanne 52, provoquer une injection en plusieurs étapes. La fin de l'injection est obtenue, comme le montre la figure 8, lorsque toute la dose injectable contenue dans la chambre 34 a été éjectée et que le piston 50 est venu en butée d'étanchéité sur son siège 33, de sorte que la pression dans la chambre 34, réduite à son volume minimal, chute et que l'aiguille se referme rapidement sous l'effet du ressort 13 et de la pression qui s'exerce sur la surface différentielle entre le prolongement 48 et la chambre 12. La vanne 52 est ensuite refermée.
On comprend que la commande de l'aiguille est extrêmement rapide et précise, d'autant plus que la vanne 52 peut être placée à proximité immédiate de la troisième chambre 12. Par ailleurs, aucun transfert n'est nécessaire entre une chambre d'injection et la deuxième chambre de l'injecteur de sorte que la dose injectée est insensible à la compressibilité du combustible. Enfin la fuite se limite au balayage de la chambre 12 à travers son étanglement pendant la courte durée de l'injection.
On se réfère maintenant aux figures 9 à 12 qui représentent des formes de réalisation dans lesquelles la fermeture de l'aiguille est assurée positivement par l'élément mobile de la chambre d'injection.
Sur la figure 9 on voit un injecteur 6 analogue à celui de la figure 1 et dont la troisième chambre 12 ne comporte pas de ressort de rappel. L'aiguille 14 se poursuit vers le haut par un long prolongement 37 coulissant dans le corps de l'injecteur et débouchant dans une chambre d'injection 26 reliée au conduit 25 par l'intermédiaire du clapet 32 et du conduit 30. Le piston 27, qui délimite la chambre d'injection 26, est sollicité par son moyen de rappel, à savoir l'accumulateur 28 ainsi que par un ressort 54, seulement utile à l'arrêt.
Lorsque la pompe 16 refoule le combustible vers la chambre d'injection 26, la chambre 12 est sous pression et l'aiguille 14 est plaquée sur son siège 11. Pendant ce temps le piston 27 se soulève et le volume de la chambre 35 augmente, le piston 27 s'éloignant de l'extrémité de la tige 37 de l'aiguille.
Le fonctionnement est analogue à celui du dispositif de la figure 1. A l'ouverture de la vanne 23 la pression dans la troisième chambre 12 chûte et l'aiguille se soulève immédiatement jusqu'à venir en butée contre le fond de la chambre 12. Le piston 27 se met à descendre depuis sa position haute et le combustible est éjecté par le conduit 29 et la chambre 10. Vers la fin de la descente du piston 27 sollicité par la pression régnant dans l'accumulateur 28, le piston 27 rencontre l'extrémité de la tige 37 et ramène l'aiguille vers le bas en position de fermeture. Une fois l'aiguille 14 appliquée contre son siège 11, la tige 37 forme une butée pour le piston 27. Le ressort 54 est simplement destiné à assurer la fermeture de l'aiguille 14 et le maintien du piston dans la position de volume minimal de la chambre 26 lorsque, par exemple à l'arrêt du moteur, la pression dans l'accumulateur 28 n'a pas encore été établie.
On se réfère à la figure 10, qui montre un dispositif analogue à celui de la figure 9, mais dans lequel l'aiguille 14 présente une deuxième portée d'étanchéité 62 qui coopère avec un siège prévu dans la chambre 12 et évite les fuites susceptibles de provenir de l'accumulateur 28 par le jeu entre l'aiguille 14 et le corps de buse 7.
Le dispositif de la figure 11 est analogue à celui de la figure 9 à l'exception du fait que le piston 27 bute sur un siège 33 dans la chambre d'injection 26 après avoir mis en compression l'aiguille 14. Dans ce cas un ressort 13 de faible course est représenté dans la chambre 12 de façon à plaquer l'aiguille 14 sur son siège 11, même dans le cas où, l'accumulateur 28 n'étant pas sous pression, le piston 27 n'est pas sollicité. Dans cette forme de réalisation, la longueur et le diamètre de la tige 37 sont choisis pour que l'aiguille 14 soit appliquée contre son siège 11 par le piston 27 peu avant que celui-ci ait atteint sa position de butée 33, le reste de la descente de l'aiguille étant autorisée par la déformation sous contrainte de compression de la tige 37.
La forme de réalisation de la figure 12 est analogue à celle de la figure 5 à la différence que la fermeture de l'aiguille 14 est assurée, comme sur la figure 9, par l'impact du piston d'injection 50 sur la butée 56 présentée par l'aiguille.
On se réfère maintenant à la figure 13.
Dans cette forme de réalisation, bien adaptée aux forts taux d'introduction de carburant, la buse, la chambre d'injection et son élément mobile, et la pompe générant la haute pression sont coaxialement alignés sur l'axe de la buse 7.
Le piston 18 de la pompe coulisse dans une chambre cylindrique 17 définie à l'intérieur de l'élément mobile 65 à piston différentiel rappelé en direction d'injection par le moyen de rappel élastique constitué par le fluide sous pression 35, par exemple de l'air, en communication avec un accumulateur 36. La communication entre l'arrivée de fluide basse pression par la vanne à deux voies 23 et la chambre de pompe 17 s'effectue à travers un passage radial pratiqué dans l'élément mobile 34 et communiquant avec la vanne 23 par l'intermédiaire d'une lumière longitudinale formée dans la surface de l'élément mobile 65.
La chambre d'injection 26 est disposée sous le piston mobile 65 et l'on voit sa butée de fin de course 33. Le conduit 31 permettant de faire communiquer la pompe 16 et la chambre 26 est un conduit axial qui court dans un prolongement 43 qui dépasse, en direction de la buse, au-delà de la surface active de piston de la pièce 65 qui délimite la chambre 26 et qui présente, à son extrémité libre, une encoche radiale 44. Un clapet unidirectionnel 32 coulissant de façon étanche sur ledit prolongement 43 et normalement appliqué contre la face de la buse 7 par un ressort tel que, par exemple, une rondelle belleville. Quand ce clapet se soulève le canal 31 met la pompe 16 en communication avec la chambre 26. On voit enfin que l'aiguille 14, qui est représentée dans la figure dans sa position soulevée au maximum, présente son extrémité supérieure au regard d'un volume 12 situé sous l'extrémité du prolongement 43 contenant le canal 31, volume délimité également par le clapet 32 lorsque celui-ci est dans sa position de fermeture.
Pendant la phase de balayage la came 20 est dans une position qui permet au piston de pompe 18 de se soulever et d'aspirer le combustible depuis la source basse pression 24 à travers la vanne 23 en postion de communication de sorte que la chambre de pompe 17 se remplit.
Au bout d'un certain temps la came 20 ayant tourné, le piston 18 va se déplacer vers le bas. A un instant t pendant ce mouvement de descente on ferme la vanne à deux voies 23. Le combustible présent dans la pompe va alors être mis sous pression de sorte que le clapet 32 se soulève à l'encontre de son moyen de rappel et que le combustible mis sous pression dans la pompe est transféré dans la chambre 26, de sorte que la pièce mobile 65 se soulève et que le volume de la chambre 26 augmente, tandis que la haute pression est établie dans la chambre 10, de même que dans le volume 12 situé au-dessus de l'aiguille 14 à travers lequel circule le combustible gagnant la chambre 26. L'aiguille 14 reste donc fortement appliquée sur son siège.
A l'instant t + Δt on ouvre la vanne 23. En conséquence la pression chûte immédiatement dans la pompe 16 et dans le volume dans lequel débouche le canal 31 et qui communique avec la troisième chambre 12. A ce moment l'aiguille 14 se soulève en raison de la pression existant dans la deuxième chambre 10 jusqu'à venir en butée comme dans la position d'injection représentée sur la figure 6 dans laquelle le volume de la chambre 12 est devenu minimum. Les moyens de rappel élastique 35, 36 repoussent l'élément mobile 65 vers le bas et refoulent le combustible de la chambre d'injection 26 vers la seconde chambre 10 d'où il est expulsé par les orifices d'injection 9 et pulvérisé.
Vers la fin de sa descente le piston 65 vient, par l'extrémité inférieure de son embout 43, prendre contact avec l'aiguille 14 dans sa position soulevée représentée sur la figure. La poursuite de la descente de la pièce mobile 65 entraíne alors l'aiguille 14 vers le bas jusqu'à ce qu'elle se trouve appliquée sur son siège, ce qui permet une fermeture brutale de l'aiguille alors que la pression dans la chambre 10 reste encore à sa valeur élevée, de sorte que l'on obtient une fin d'injection d'excellente qualité. Une fois l'aiguille 14 arrivée en butée, la pièce mobile 65 descend encore légèrement vers le bas, grâce à la compression élastique de son prolongement 43 contenant le canal 31 puis s'arrête définitivement en prenant contact avec la butée 33.
On comprend, que dans cette forme de réalisation, très avantageuse quand on dispose d'air comprimé, aucun ressort de rappel de l'aiguille 14 n'est nécessaire puisque l'aiguille est appliquée sur son siège par la tension élastique existant dans le prolongement 43 de la pièce 65 elle-même appliquée fermement contre son siège 33 par la pression des moyens 35, 36.
Par ailleurs le dispositif représenté est particulièrement compact et les trajets de combustible au sortir de la pompe 16 sont particulièrement réduits, ce qui minimise l'influence de la compressibilité du combustible sur la précision de la dose injectée et permet, en outre, dans le cas d'un moteur à plusieurs cylindres, de prévoir des dispositifs d'injection pratiquement identiques et délivrant donc des doses pratiquemnet identiques dans chaque cylindre, y compris lors des régimes où seules de très petites doses sont injectées.
On se réfère maintenant à la figure 14.
On a représenté, sur cette figure, deux des quatre injecteurs 6, d'un dispositif selon l'invention prévu pour un moteur à quatre cylindres. Ces injecteurs 6 sont, par exemple, identiques à celui de la figure 1. Le piston 27 de chaque injecteur délimite, par son autre paroi, une chambre de rappel 38. Toutes les chambres de rappel 38 sont reliées directement à un unique accumulateur de combustible liquide sous haute pression 39.
Par ailleurs le dispositif comporte une pompe distributrice commune 40 actionnée par un arbre à moteur.
La pompe 40 est d'un type classique pour les dispositifs d'injection de moteurs à plusieurs cylindres et n'a donc pas besoin d'être décrite. Elle comporte un rotor 41 avec quatre pistons radiaux 42 coulissant dans les cylindres de pompe 57 dans lesquels ils se déplacent pendant la rotation du rotor, sous l'effet d'une came fixe 58 dont le profil connu est déterminé par le nombre de cylindres et donc d'injecteurs 6. La partie inférieure du rotor forme un distributeur 59 susceptible d'envoyer du combustible liquide sous pression successivement vers les différents injecteurs 6 par des conduits 60 qui remplacent les conduits 25 de la figure 1 et aboutissent au conduit 30 des différents injecteurs. Par ailleurs, la chambre de pompe 57 communique en permanence avec un conduit central 61 relié à une source de combustible basse pression 24 par le biais d'une vanne à deux positions 23, et parallèlement, d'un conduit 63 avec un clapet unidirectionnel 64.
Cette pompe 40 peut également être utilisée pour maintenir la haute pression dans l'accumulateur 39, par l'intermédiaire d'un ensemble communiquant avec la conduit 61 et comprenant un moyen unidirectionnel 46 et une vanne de régulation de pression 47 classique pour de tels accumulateurs, et reliée à l'accumulateur par un conduit 45.
On notera que ces moyens centralisés de maintien de la pression dans l'accumulateur 39 prélèveront une quantité minime de combustible équivalente et équilibrée sur l'injection de chaque cylindre.
Au fonctionnement, la pompe 40 tourne avec le moteur. La commande de la vanne 23 permet d'adresser successivement à chacun des injecteurs 6 une quantité dosée de combustible qui parvient par le conduit 60 et le clapet unidirectionnel 32 à la chambre d'injection 26 de l'injecteur. Chaque injecteur fonctionne comme dans le cas du dispositif représenté sur les figures 1 à 4.
On comprend donc que l'on peut, en utilisant une seule simple vanne à deux voies, assurer d'une façon extrêmement précise la commande de l'injection dans chacun des cylindres, et ceci en utilisant une seule pompe doseuse distributrice 40 et un seul moyen de rappel élastique 39. En outre l'injection s'effectue avec des caractéristiques constantes d'un cylindre à l'autre puisque les chambres d'injection 26 sont à proximité immédiate des secondes cavités 10 et que les conduits 60 peuvent être facilement conçus pour avoir des volume internes identiques.
Bien entendu, les moyens de dosage et de commande des aiguilles décrits ci-dessus peuvent également être appliqués à ce cas d'un dispositif centralisé pour plusieurs cylindres.
En particulier on peut prévoir le remplacement de la vanne 23 par le distributeur rotatif et l'utilisation du retour des pistons de pompe pour ouvrir les injecteurs. L'avance à l'injection sera alors réglée par la position angulaire des cames 58 de la pompe 40 de façon connue en soi.
On se réfère à la figure 3. Pour assurer un profil de débit temporel pendant l'injection avec une partie d'injection initiale à faible débit suivie d'une injection à débit élevé, on a prévu dans le conduit 29 un gicleur ou organe d'étranglement 65 qui limite le débit passant par cette communication à la valeur maximale de débit souhaitée pour l'injection.
Un deuxième gicleur 66 est disposé dans le conduit 30 de commande de levier de l'aiguille d'obturation 14.
En début d'injection l'augmentation rapide de pression du combustible en provenance de la chambre d'injection se communique à la cavité de buse 10 et soulève l'aiguille 14. Ce soulèvement n'est cependant pas instantané car le gicleur 66 freine l'évacuation du combustible de la chambre 12 située au-dessus de l'aiguille, de sorte que celle-ci met un certain temps à parvenir en position complètement ouverte de butée. En raison du gicleur 65, le débit finalement injecté pendant toute la montée de l'aiguille, qui provoque une augmentation de volume de la cavité 10 est égal au débit régulé passant par la communication 29 diminué du débit nécessaire à l'augmentation de volume de la cavité 10. Une fois l'aiguille en position de buté ce dernier débit est annulé et tout le débit nominal passant par la communication 29 est évacué par la buse d'injection 9.
On peut également réaliser le gicleur de freinage de levée d'aiguille sous forme d'un gicleur à section variable 67, la section étant modifiée lors de la progression du soulèvement de l'aiguille 14, ce qui permet d'obtenir, en début d'injection, tout profil de débit souhaité.
Bien entendu les gicleurs 65 et/ou 66, 67 pourraient être remplacés fonctionnellement par un dimensionnement adéquat (diamètre et longueur, et par conséquence perte de charge), des canalisations 29 et 30.

Claims (34)

  1. Dispositif d'injection discontinue et cyclique de combustible liquide pulvérisé sous haute pression dans une chambre de combustion (3) d'un moteur à combustion interne à chambre de travail de volume variable qui comporte,
    une buse d'injection (7) comprenant, pour chaque chambre de travail:
    une cavité de buse (10, 34) qui communique avec la chambre de combustion par au moins un orifice d'injection (9),
    des moyens d'obturation (14) permettant d'interrompre et de rétablir cycliquement la communication entre ladite cavité de buse (10, 34) et ladite chambre de combustion (3),
    et des moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression (16, 40), susceptibles de délivrer cycliquement une quantité dosée de combustible liquide sous haute pression,
    lesdits moyens de délivrance (16, 40) communiquant, à travers des moyens de communication cyclique, avec une chambre d'injection (26, 34) de volume variable délimitée par une paroi d'un élément mobile (27, 50, 65) rappelé, à chaque cycle, par des moyens de rappel élastiques (28, 36, 39) jusqu'à une butée fixe (33, 37, 56) établissant la valeur minimale dudit volume variable de ladite chambre d'injection, et qui communique, en permanence, avec ladite cavité de buse (10, 34), ladite chambre d'injection étant destinée à recevoir momentanément ladite quantité dosée de combustible liquide, une chambre d'injection (26, 34) étant prévue pour chaque chambre de travail,
    ladite quantité dosée de combustible liquide étant délivrée cycliquement par lesdits moyens de délivrance (16, 40) dans ladite chambre d'injection, pendant la phase de fermeture cyclique desdits moyens d'obturation (14) de la buse d'injection.
    caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique comportent un volume de fluide sous pression, agissant sur ledit élément mobile.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel (28, 36, 39) comportent un accumulateur de fluide sous pression.
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite paroi mobile est formée par un piston (27, 50, 65) coulissant dans un cylindre.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite cavité de buse et ladite chambre d'injection constituent une chambre unique (34).
  5. Dispositif selon les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit piston (50) est un piston creux susceptible de coulisser autour d'une partie (48) dudit moyen d'obturation (14).
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques de rappel (28, 36, 39) dudit élément mobile (27, 50, 65) repoussent l'élément mobile avec une force sensiblement constante pendant toute l'éjection de la dose de combustible contenue dans ladite chambre d'injection (26, 34).
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour faire varier le débit de combustible injecté, il comprend des moyens d'étranglement (65) de façon que le volume déplacé par les moyens d'obturation (14) pendant son ouverture réduise le débit dans la chambre au début de l'injection, le débit normal étant atteint quand les moyens d'obturations (14) viennent en position fixe de butée.
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'étranglement constant ou variable (66, 67) sur un passage (30) relié à une chambre de commande (12) des moyens d'obturation (14), pour contrôler la vitesse de soulèvement desdits moyens d'obturation.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit élément mobile (27, 65) coopère avec une butée (33) assurant une fonction de siège d'étanchéité limitant les fuites entre ladite chambre d'injection et ledit fluide de rappel sous pression.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que ledit fluide sous haute pression contenu dans un accumulateur à pression sensiblement constante (28, 36, 39) est du combustible liquide.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'obturation (14) de la buse sont sensibles à une différence de pression entre ladite cavité de buse (10, 34) et une cavité de commande (12).
  12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation (14) sont commandés par des moyens électromagnétiques.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation (14) sont sensibles, pour leur fermeture, à un ressort de rappel (13).
  14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation (14) sont sensibles, pour leur fermeture, à l'action d'un fluide sous pression, notamment du combustible liquide.
  15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation (14) sont sensibles, pour leur fermeture, à l'action dudit élément mobile (27, 50) de façon que l'élément mobile (43), lorsqu'il rejoint sa position de butée, déplace le moyen d'obturation (14) vers une position d'étanchéité.
  16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite butée fixe (37, 56) de l'élément mobile (27, 50) est constituée par lesdits moyens d'obturation (14) dans leur position fermée.
  17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'élément mobile (27, 50) met en compression lesdits moyens d'obturation (14) sur leur siège (11) avant d'atteindre sa butée (33).
  18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que lesdits moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression comportent une pompe à piston (16, 40) actionnée par un arbre entraíné par le moteur.
  19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que ladite pompe est une pompe doseuse, notamment du type à rampe de décharge hélicoïdale et réglage de position angulaire de piston.
  20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication cyclique disposés entre lesdits moyens de délivrance de combustible liquide sous haute pression (16, 40) et ladite chambre d'injection de volume variable (26, 34), comportent un moyen de communication unidirectionnel (32).
  21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication cycliques comportent une vanne (23) disposée en amont dudit moyen unidirectionnel (32) et agencée de façon à mettre lesdits moyens d'établissement de haute pression en communication avec une décharge à basse pression (24), provoquant alors la fermeture desdits moyens unidirectionnels, de sorte que ladite quantité dosée de combustible est déterminée par la course parcourue par le piston de pompe pendant la durée de fermeture de ladite vanne (23).
  22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que ladite vanne (23) est une vanne à deux voies.
  23. Dispositif selon la revendication 14 prise isolément ou en combinaison avec l'une des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'une cavité (12), contenant du combustible liquide, auquel lesdits moyens d'obturation (14) sont sensibles pour leur fermeture, est susceptible d'être mise en communication avec une décharge (24) au moyen d'une vanne (23, 52) pour autoriser l'ouverture desdits moyens d'obturation.
  24. Dispositif selon les revendications 21 à 23, caractérisé en ce que la même vanne (23) commande la mise à la décharge (24) desdits moyens d'établissement de haute pression (16) et de ladite cavité (12) contenant le combustible liquide agissant, pour la position de fermeture, sur lesdits moyens d'obturation (14), de sorte que lorsque ladite vanne est fermée, lesdits moyens de refoulement délivrent le combustible liquide sous haute pression à ladite chambre d'injection (26) à travers ledit moyen de communication unidirectionnel (32), alors que l'ouverture de ladite vanne provoque la fin de ladite délivrance et, simultanément, autorise l'ouverture desdits moyens d'obturation jusqu'à leur butée et l'injection du combustible dans la chambre de combustion.
  25. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que ladite cavité (12) contenant le combustible liquide agisssant, pour la position de fermeture, sur lesdits moyens d'obturations (14) est en communication avec un volume (28, 35) contenant du combustible sous pression agissant comme un moyen de rappel élastique dudit élément mobile (50).
  26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que ladite chambre (12) contenant du combustible liquide, auquel lesdits moyens d'obturation (14) sont sensibles pour leur commande, est susceptible d'être reliée à une décharge (24) par l'intermédiaire d'une deuxième vanne (52), et en ce que la communication de ladite chambre (12) avec ledit volume de combustible liquide sous pression (35, 28) s'effectue au moyen d'un étranglement.
  27. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que le profil de la came agissant sur le piston présente une partie plate, permettant de maintenir la pression dans ladite cavité (12) auxquels lesdits moyens d'obturations sont sensibles, de sorte que l'instant d'ouverture de ladite vanne, et par conséquent le moment de l'injection, peut être choisi sur la partie plate de came en étant décalé de la fin du remplissage de ladite chambre d'injection.
  28. Dispositif selon la revendication 10 seule ou en combinaison avec l'une quelconque des revendications 11 à 27 dans lequel les moyens d'établissement de haute pression comprennent une pompe à piston, caractérisé en ce que les moyens d'obturation sont sensibles, pour leur ouverture, à la chûte de pression provoquées par la redescente du piston de pompe d'établissement de haute pression.
  29. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé en ce que ledit injecteur et ladite chambre d'injection (26, 34) sont alignés de façon coaxiale.
  30. Dispositif selon la revendication 29, caractérisé en ce que ledit moyen d'établissement de haute pression (16) est aligné coaxialement avec l'injecteur.
  31. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu'il comporte, pour un moteur ayant une pluralité de chambres de travail, une pluralité de buses d'injection (6) et des moyens uniques et centralisés (40) de délivrance et de dosage de combustible liquide sous haute pression reliés séparément à chaque buse par un conduit spécifique sensiblement identique (60), lesdits moyens d'établissement de haute pression étant agencés pour adresser du combustible liquide sous haute pression successivement auxdites buses.
  32. Dispositif selon la revendication 31, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastiques desdits éléments mobiles (27) comprennent un accumulateur commun (39) contenant du combustible liquide mis sous haute pression et agissant sur lesdits éléments mobiles (27).
  33. Dispositif selon la revendication 32, caractérisé en ce que lesdits moyens uniques et centralisés (40) de délivrance de combustible liquide sous haute pression sont reliés audit accumulateur (39) pour assurer le maintien de la haute pression dans le susdit accumulateur, par l'intermédiaire d'un régulateur de pression et d'un moyen unidirectionnel.
  34. Dispositif selon l'une des revendications 32 et 33, caractérisé en ce que lesdits moyens d'établissement de haute pression (40) sont constitués par une pompe unique (40) associée à des moyens distributeurs (59) et en ce que ladite pompe est reliée à un moyen d'alimentation de basse pression par une vanne (23) assurant successivement le fonctionnement de tous les injecteurs du dispositif.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3525883B2 (ja) * 1999-12-28 2004-05-10 株式会社デンソー 燃料噴射ポンプ
FI116158B (fi) * 2002-04-08 2005-09-30 Waertsilae Finland Oy Mäntämoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä
CN100353050C (zh) * 2004-09-30 2007-12-05 浙江大学 缸内直喷式发动机燃料高压产生装置
US7963464B2 (en) * 2008-01-23 2011-06-21 Caterpillar Inc. Fuel injector and method of assembly therefor
US8496191B2 (en) * 2008-05-19 2013-07-30 Caterpillar Inc. Seal arrangement for a fuel injector needle valve
DE102010062883A1 (de) * 2010-09-14 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Einspritzanlage
WO2013166122A2 (fr) * 2012-05-01 2013-11-07 Eaton Corporation Régulation de compensation de pression d'une pompe à débit constant dans un système de pompage et de dosage et méthode associée
WO2013166108A2 (fr) * 2012-05-01 2013-11-07 Eaton Corporation Commande hydromécanique à compensation de pression d'une pompe à cylindrée variable dans un système de pompage centrifuge et de dosage, et procédé associé
CN104061213A (zh) * 2014-05-18 2014-09-24 胡千桥 一种球状气体、蒸汽、液体粒子流生成技术
US9856841B2 (en) * 2014-05-30 2018-01-02 Avl Powertrain Engineering, Inc. Fuel injector
BR102016012054B1 (pt) * 2015-05-27 2022-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de controle para motor
AU2015401763B2 (en) 2015-07-07 2018-11-15 Colgate-Palmolive Company Oral care implement and monofilament bristle for use with the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1351593A (fr) * 1962-12-20 1964-02-07 Perfectionnements aux procédés et appareils d'injection de combustible dans les moteurs à combustion interne
GB1262089A (en) * 1968-09-06 1972-02-02 Cav Ltd Fuel injection systems
JPS57124032A (en) * 1981-01-24 1982-08-02 Diesel Kiki Co Ltd Fuel injector
JPS6065271A (ja) * 1983-09-19 1985-04-15 Nippon Soken Inc 内燃機関の燃料噴射装置
JPS60166750A (ja) * 1984-02-09 1985-08-30 Nippon Soken Inc 内燃機関用燃料供給装置の蓄圧式リリ−フ弁
JPS60192872A (ja) * 1984-03-15 1985-10-01 Nippon Denso Co Ltd 蓄圧式燃料噴射弁
JPS61272461A (ja) * 1985-05-29 1986-12-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射弁
US4877187A (en) * 1987-10-23 1989-10-31 Allied-Signal Inc. Unit injector for gasoline engines
FR2673246B1 (fr) * 1991-02-25 1994-01-28 Melchior Jean Dispositif d'injection de liquide, notamment de combustible, dans au moins une chambre pressurisee d'une machine a fonctionnement periodique tel que moteur a combustion interne et moteur de ce type equipe de ce dispositif.
AU667345B2 (en) * 1992-03-04 1996-03-21 Ficht Gmbh & Co. Kg Fuel injection device working according to the solid energy accumulator principal, for internal combustion engines
FR2695169B1 (fr) * 1992-08-27 1994-11-04 Melchior Jean Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur à combustion interne et moteur équipé d'un tel dispositif.
US5809771A (en) * 1996-01-19 1998-09-22 Woodward Governor Company Aircraft engine fuel system
JP3471587B2 (ja) * 1997-10-27 2003-12-02 三菱電機株式会社 筒内噴射用高圧燃料ポンプ
US5896843A (en) * 1997-11-24 1999-04-27 Siemens Automotive Corporation Fuel rail damper

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