EP0995031B1 - Dispositif d'injection de combustible pour moteurs diesel - Google Patents

Dispositif d'injection de combustible pour moteurs diesel Download PDF

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EP0995031B1
EP0995031B1 EP98938739A EP98938739A EP0995031B1 EP 0995031 B1 EP0995031 B1 EP 0995031B1 EP 98938739 A EP98938739 A EP 98938739A EP 98938739 A EP98938739 A EP 98938739A EP 0995031 B1 EP0995031 B1 EP 0995031B1
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EP
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injection
calibrated
pressure
discharge
valve
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Jean-Louis Froment
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Cummins Wartsila SA
Wartsila France SAS
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Cummins Wartsila SA
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Priority claimed from FR9802938A external-priority patent/FR2775736B1/fr
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    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device for engines Diesel equipped with pulsed-flow injection pumps, this device comprising, by piston, at least one injector receiving a calibrated injector needle arranged for injecting jets of fuel calibrated in the combustion chamber of said piston, a pipe high pressure fuel supply and a low pressure return line from the combustible.
  • the injection pump In traditional injection devices using a pulsed-flow pump, the injection pump, by discharging the fuel, gradually increases the pressure in the volumes of the pump, the pipes and the injector. This progressivity takes place before and then during the injection period. After the pump discharge stops, the injection ends with the effect of depressurization of these same volumes, the injector needle being controlled only by a simple return device comprising one or more springs.
  • the advantage of these injection devices relates to the start of injection which is, in this case, relatively moderate and, therefore, favorable to the points 1 and 2 mentioned above, unless a injector opening pressure too high.
  • the major drawback is that the injector does not close until the pressure has become significantly lower than the opening pressure. As a result, the end of the injection is not efficient and generates combustion tails, inducing soot emissions and penalizing the yield.
  • the high pressure pump supplies all of the injectors at an almost constant and adjustable pressure to adjust the rate of introduction and atomization of the fuel.
  • the opening and closing of each injector are controlled by a solenoid valve which makes it possible to adjust the injection advance and the quantity injected, in accordance with certain exemplary embodiments described in the publications FR-A-2 016 477, US- A-4,545,352, DE-C-42 36,882, DE-A-44 06,901 and US-A-4,249,497.
  • the advantage of these injection devices is the flexibility of the potential settings and above all the very good end of injection by a controlled closure, which is favorable to points 3 and 4 above.
  • an injection device as defined in the preamble and characterized in that it comprises a device for controlling the opening and closing of the injector needle, this device comprising a first circuit of discharge connecting the supply line and the return fuel line provided with a calibrated orifice and controlled by a solenoid valve and a second discharge circuit parallel to the first and comprising a calibrated discharge valve and a discharge orifice disposed on the return line , this second discharge circuit being in communication with the injector needle upstream of the discharge orifice, said discharge valve being arranged to ensure both the progressiveness of the start of injection and the speed of closure of this injection by deflecting the flow of uninjected fuel towards said discharge orifice which, by depressurizing the supply line, generates a pr ession of closure on the injector needle.
  • the first discharge circuit may comprise a calibrated valve arranged upstream or downstream of the solenoid valve, this valve being arranged to maintain the injection device at a required level of pressure between two injections.
  • control device is independent of the injection circuit high fuel pressure during the injection cycle, the discharge valve and the solenoid valve being closed.
  • the closing pressure can be applied directly to the needle injector or via a piston.
  • control device may include a delay arranged downstream of the calibrated orifice and arranged to delay the opening of the valve of discharge so as to cause the momentary opening of the injector needle for pre-inject fuel.
  • the calibrated orifice can be integrated into the valve. dump.
  • the orifices, valve, flap and solenoid valve of the control device can be partially or totally integrated into the assembly carrying the injector.
  • the return fuel lines of each injector can advantageously be linked together to a common return gallery.
  • This gallery common return valve may be subject to a calibrated return valve arranged to maintain a pressure level required in said return pipes of each injector.
  • first discharge circuits can be linked together by a gallery common control valve, which may also be subject to a calibrated control valve arranged to maintain a required level of pressure in said discharge circuits each injector.
  • the common return gallery and the gallery of common control can be connected to each other by a calibrated control valve.
  • the injection device 1 for diesel engines comprises, in known manner, a low pressure line 2 which supplies fuel to a pump 3 with pulsed flow.
  • This pump 3 feeds an injector 4 provided with a needle injector 5 by a non-return valve 6 and a high pressure pipe 7.
  • the injector 4 is also connected to a low pressure return line 8.
  • a control valve 9 of the discharge from pump 2 can be mounted as a bypass on the non-return valve 6.
  • the injector needle 5 is subjected to the action of one or more calibration springs 10 and controls the high pressure fuel jets 11 that enter the combustion chamber (not shown) of a piston of a diesel engine (not represented).
  • the cavity containing the calibration spring or springs 10, not connected to the upper pressure, is in communication with said low pressure return pipe 8.
  • the injection device 1 comprises, on the side of the injector 4, a control device 20 acting directly on the injector needle 5 to improve steering both at opening and closing.
  • This device control 20 includes a first discharge circuit 21 bypass between the fuel supply 7 and return 8 pipes. It has an opening calibrated 23, a calibrated valve 24 and a solenoid valve 25 controlled by a solenoid 26.
  • the control device 20 also includes a second parallel discharge circuit 21 ′ on the first and comprising a calibrated discharge valve 22 and a discharge orifice calibrated 27 provided on the return pipe 8. This second discharge circuit 21 'is in communication with the injector needle 5 upstream of the discharge orifice 27.
  • Each Diesel engine injector 4 will receive the same control device 20.
  • the calibrated orifice 23, also called nozzle, is integrated in the valve discharge 22 ( Figure 6), this valve comprising a calibrated return spring 22 '.
  • the valve calibrated 24 comprises a calibrated return spring 24 'and radial orifices 28 (FIG. 7).
  • the solenoid valve 25 includes a return spring 25 '.
  • the discharge port 27, called also nozzle, connects the second discharge circuit 21 'to the low return line 8 pressure between parts C and D.
  • the first discharge circuit 21 is bypassed with the high pressure supply line 7, passes through the calibrated orifice 23, the calibrated valve 24 and the solenoid valve 25 to the low pressure return line 8.
  • This first circuit discharge 21 is divided into a second parallel discharge circuit 21 'crossing the discharge valve 22 and discharge port 27 to the return line 8.
  • the cavity 13 of the calibration spring 10 is in communication with this second discharge circuit parallel 21 'upstream of the discharge orifice 27.
  • the construction choices and the modes of operation of the injection device 1 according to the invention it is possible to envisage different variants.
  • the calibrated valve 24 can be placed upstream, as in FIGS. 1 to 8, or in downstream of the solenoid valve 25 with reference to FIG. 9.
  • This configuration has the effect of limit the volume closed between the calibrated orifice 23 and the seat of the solenoid valve 25.
  • the the operating precision of the discharge valve 22 is improved and the possibility to better slow its closing by using a smaller calibrated orifice 23 becomes possible without risk of inadvertent opening due to pressure pulsations.
  • FIGS. 8 and 9 are cumulative.
  • an injection pump 3 having a control of the quantity injected by ramps on the pump piston, which allows either to limit the pumped quantity to optimize the energy required for pumping, i.e. to control injection in emergency mode.
  • This backup mode is then obtained by leaving the solenoids, or by forcing mechanically, with a view to permanent closing the solenoids.
  • control device 20 it is still possible to apply the control device 20 to an injection line shortened, possibly until the supply line 7 high is removed pressure, including an injector pump.
  • a delay port 31 is interposed between the calibrated orifice 23 and the return pipe 8, whether upstream, downstream or incorporated into the calibrated valve 24 or the controlled solenoid valve 25. This orifice delay 31 can therefore be added to any configuration of the injection device 1 previously described.
  • FIG. 11 illustrate five alternative embodiments making it possible to jointly control all the injectors of the same engine.
  • the low pressure return pipes 8 are connected together to a common return gallery 32 comprising a return valve 33 allowing the pressurization of the pipes 8 and therefore the adjustment of the opening pressure of the needles injector 5.
  • the common and external adjustment of the back pressure applied to the control devices 20 is not provided.
  • the configuration of FIG. 12 is similar to that of FIG. 11 with the only difference that the calibrated valve 24 has been removed to avoid any difference in behavior of the individual calibrated valves 24.
  • the control devices 20 do not comprise a calibrated valve 24 and are connected together at the outlet of the controlled solenoid valves 25, to a common control gallery 34.
  • This common control gallery 34 is connected to the gallery of common return 32 by a control valve 35 allowing the pressurization of the control devices 20 as well as the adjustment of the pre-injection dosage. In this case, the common and external adjustment of the opening pressure of the injector needles is not provided.
  • the common control galleries 34 and return 32 are separated and each connected to its valve 35 and 33. It is therefore possible to adjust the pressure of the control devices 20, the pressure of opening of the injector needles 5 as well as the dosage of the pre-injection.
  • the configuration of Figure 15 is similar to that of Figure 13 with the only difference that the common return gallery 32 is supplemented by its return valve 33. It is therefore possible to adjust the pressure of the pressure devices in common and externally control 20 by modulating the pressure difference between the control galleries 34 and return 32, the opening pressure of the injector needles 5 as well as the pre-injection dosage.
  • Figures 16 to 19 are similar to Figures 2, 3, 4 and 6 and illustrate a form of preferred embodiment of an injection device corresponding substantially to FIG. 14 and simplified by the absence of the piston acting on the injector needle.
  • the device control 20 is fully integrated into an injector assembly 40 containing the injector 4 and composed of parts A to E. The differences lie in the fact that the circuits of return and control are separated.
  • Room C receives return line 8 which communicates directly with the cavity 13 of the calibration spring 10 of the injector needle 5 by the discharge orifice 27.
  • This return pipe 8 is intended to be connected to the common and exterior return gallery 32.
  • line 36 is intended to be connected to the common and external control gallery 34.
  • Room E is supplemented by the delay orifice 31 and a conduit 37 connecting this delay port 31 with the solenoid valve controlled 25.
  • the calibrated orifice 23 is also integrated into the discharge valve 22 ( Figure 19) and the delay orifice 31 is arranged coaxially with this relief valve 22 and at its calibrated orifice 23.
  • the calibrated valve 24 has been eliminated.
  • Figures 20 and 21 are views similar to Figures 16 and 17. They illustrate only parts C and D of the injector assembly 40 to show a variant of embodiment in which the injector needle 5 is closed by the action of a piston 30.
  • This piston 30 is housed and guided in a cavity 38 arranged coaxially and just above of the cavity 13.
  • This cavity 38 is surmounted by a compression chamber 39 receiving the upper part of the piston 30 and being in communication with the discharge circuit parallel 21 '.
  • This piston 30 is held in abutment against the injector needle 5 by a spring 41. It also has an internal conduit replacing the discharge orifice 27 which puts the compression chamber 39 into communication with the return pipe 8.
  • the operation is similar to that of the embodiment previous. The only difference is that the addition of piston 30 allows considerably reduce the volume to be compressed to close the injector needle 5.
  • these can be produced for example by machining of a groove is helical on the cylindrical part of the valve guide, the valve, piston or force-fitted pin, either spirally on a flat surface in contact with another surface
  • each diagram is represented four curves a to d corresponding from top to bottom to the lifting of the injector needle 5 (curve a), to the flow of fuel injected by the nozzles 12 into the combustion chamber of a piston d a diesel engine (curve b), at the pressure supplied by the injection pump 3 (curve C) and at the pressure in the pipe 7 at the inlet of the injector 4 (curve d).
  • curves are represented as a function of time for a fraction of the cycle.
  • FIG. 22 represents the injection diagram of a conventional and known injection device corresponding to the prior art of the invention. It is clearly observed that the end of the injection is very inefficient which is detrimental to the performance of the engine and to the emissions of smoke.
  • FIG. 23 represents the injection diagram of the injection device of FIG. 1, in which the control of the closing of the injector needle 5 is carried out by the control device 20. It is observed that the end of the injection is very much improved. On the other hand, the start of the injection remains abrupt, which can generate combustion noises.
  • FIG. 24 represents the injection diagram of the injection device of FIG. 8, in which the injector needle 5 is controlled by the piston 30. It is observed that the end of injection is further improved. This solution is therefore very satisfactory for the performance of the engine. However, combustion noises are still present.
  • FIG. 23 represents the injection diagram of the injection device of FIG. 1, in which the control of the closing of the injector needle 5 is carried out by the control device 20. It is observed that the end of the injection is very much improved. On the other hand, the start of

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Description

La présente invention concerne un dispositif d'injection de combustible pour moteurs Diesel équipés de pompes d'injection à débit pulsé, ce dispositif comportant, par piston, au moins un injecteur recevant une aiguille d'injecteur tarée agencée pour injecter des jets de combustible calibrés dans la chambre de combustion dudit piston, une canalisation d'alimentation haute pression du combustible et une canalisation retour basse pression du combustible.
Le cahier des charges de développement des moteurs Diesel est en constante évolution. Cette contrainte technique est principalement liée aux domaines de l'environnement et de l'économie tels que les émissions de polluants (oxydes d'azote, hydrocarbures, particules, etc.), le bruit émis par le moteur ou la consommation en combustible. Les besoins d'optimisation des systèmes de combustion pour prendre en compte ces évolutions de cahier des charges nécessitent un effort particulier sur le procédé d'injection. L'injection idéale qui permettrait d'obtenir une combustion dépolluée serait atteinte si :
  • 1. le début d'introduction de combustible est effectué à faible débit pour ne pas mélanger trop de combustible à l'air de la chambre de combustion pendant le délai d'allumage,
  • 2. le débit injecté est constamment croissant pour que la combustion accompagne bien le début d'expansion associé au déplacement du piston dans le cylindre du moteur,
  • 3. la pression de combustible est importante pour obtenir une bonne pulvérisation et par conséquent une bonne performance de mélange du combustible à l'air,
  • 4. la fin d'injection est franche pour limiter l'introduction de combustible insuffisamment pulvérisé et réduire au mieux les queues de combustion.
    • Dans la pratique, les stratégies classiques habituellement utilisées sont par exemple :
    • l'augmentation du rapport volumétrique de compression,
    • la réduction de l'avance à l'injection,
    • l'accroissement des pressions d'injection.
    Ces stratégies visent à comprimer la période principale de combustion sur un intervalle de temps plus court et mieux localisé dans le début de la détente. Malgré tout, la performance de combustion reste très sensible aux détails de forme de la loi d'introduction du combustible dans la chambre de combustion.
    Dans les dispositifs d'injection traditionnels utilisant une pompe à débit pulsé, la pompe d'injection, en refoulant le combustible, fait croítre progressivement la pression dans les volumes de la pompe, des canalisations et de l'injecteur. Cette progressivité a lieu avant puis pendant la période d'injection. Après l'arrêt du refoulement de la pompe, l'injection se termine par l'effet de la dépressurisation de ces mêmes volumes, l'aiguille d'injecteur étant uniquement contrôlée par un dispositif de rappel simple comportant un ou plusieurs ressorts.
    L'avantage de ces dispositifs d'injection concerne le début d'injection qui est, dans ce cas, relativement modéré et, par conséquent, favorable aux points 1 et 2 mentionnés ci-dessus, sauf si l'on a besoin d'une pression d'ouverture de l'injecteur trop importante.
    Par contre, l'inconvénient majeur est que l'injecteur ne se ferme que lorsque la pression est devenue nettement inférieure à la pression d'ouverture. De ce fait, la fin de l'injection n'est pas performante et génère des queues de combustion, induisant des émissions de suie et pénalisant le rendement.
    Dans les dispositifs d'injection à pression constante dit "Common-Rail", la pompe à haute pression alimente l'ensemble des injecteurs à une pression quasi-constante et réglable pour ajuster le taux d'introduction et la pulvérisation du combustible. L'ouverture et la fermeture de chaque injecteur sont commandées par une électrovanne qui permet de régler l'avance à l'injection et la quantité injectée, conformément à certains exemples de réalisation décrits dans les publications FR-A-2 016 477, US-A-4 545 352, DE-C-42 36 882, DE-A-44 06 901 et US-A-4 249 497.
    L'avantage de ces dispositifs d'injection est la flexibilité des réglages potentiels et surtout la très bonne fin d'injection par une fermeture pilotée, ce qui est favorable aux points 3 et 4 ci-dessus.
    Néanmoins, l'inconvénient majeur réside dans le fait qu'au début de l'injection, le débit injecté est très rapidement au débit maximal ce qui est préjudiciable aux points 1 et 2 ci-dessus. Il est possible de neutraliser l'effet sur la déflagration d'allumage (point 1) par l'utilisation de la pré-injection, mais il y a peu de possibilité de rendre progressive la loi d'introduction de combustible (point 2).
    Le but de la présente invention est d'apporter une solution efficace pour améliorer les performances des dispositifs d'injection traditionnels utilisant une pompe à débit pulsé afin de satisfaire efficacement les exigences de plus en plus sévères et notamment en réalisant :
    • un début d'injection plus modéré qu'avec les dispositifs traditionnels, favorable au point 1 ci-dessus mentionné, avec possibilité de réaliser une pré-injection,
    • une pression d'injection croissante pendant toute la période d'injection, favorable au point 2 ci-dessus,
    • une fin d'injection aussi nette qu'avec les dispositifs à pression constante, favorable au point 4 ci-dessus,
    • une avance à l'injection réglable.
    Ce but est atteint par un dispositif d'injection tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle de l'ouverture et de la fermeture de l'aiguille d'injecteur, ce dispositif comportant un premier circuit de décharge reliant la canalisation d'alimentation et la canalisation retour du combustible pourvu d'un orifice calibré et contrôlé par une électrovanne et un second circuit de décharge parallèle au premier et comportant une vanne de décharge tarée et un orifice de décharge disposé sur la canalisation retour, ce second circuit de décharge étant en communication avec l'aiguille d'injecteur en amont de l'orifice de décharge, ladite vanne de décharge étant agencée pour assurer à la fois la progressivité du début de l'injection et la rapidité de clôture de cette injection par déviation du flux de combustible non injecté vers ledit orifice de décharge qui, en dépressurisant la canalisation d'alimentation, génère une pression de fermeture sur l'aiguille d'injecteur.
    Dans une forme de réalisation de l'invention, le premier circuit de décharge peut comporter un clapet taré disposé en amont ou en aval de l'électrovanne, ce clapet étant agencé pour maintenir le dispositif d'injection à un niveau requis de pression entre deux injections.
    D'une manière générale, le dispositif de contrôle est indépendant du circuit d'injection haute pression du combustible pendant le cycle d'injection, la vanne de décharge et l'électrovanne étant fermées.
    Selon les cas, la pression de fermeture peut être appliquée directement sur l'aiguille d'injecteur ou par l'intermédiaire d'un piston.
    Dans une variante de réalisation, le dispositif de contrôle peut comporter un orifice de retard disposé en aval de l'orifice calibré et agencé pour retarder l'ouverture de la vanne de décharge de manière à provoquer l'ouverture momentanée de l'aiguille d'injecteur pour effectuer une pré-injection de combustible.
    Selon les formes de réalisation retenues, l'orifice calibré peut être intégré à la vanne de décharge. De même, les orifices, vanne, clapet et électrovanne du dispositif de contrôle peuvent être intégrés partiellement ou totalement dans l'ensemble portant l'injecteur.
    Dans un dispositif d'injection de combustible comportant plusieurs injecteurs pour un même moteur Diesel, les canalisations retour du combustible de chaque injecteur peuvent être avantageusement reliées entre elles à une galerie de retour commune. Cette galerie de retour commune peut être assujettie à un clapet de retour taré agencé pour maintenir un niveau de pression requis dans lesdites canalisations retour de chaque injecteur.
    De même, les premiers circuits de décharge peuvent être reliés entre eux par une galerie de contrôle commune, pouvant également être assujettie à un clapet de contrôle taré agencé pour maintenir un niveau de pression requis dans lesdits circuits de décharge de chaque injecteur.
    Dans certaines formes de réalisation, la galerie de retour commune et la galerie de contrôle commune peuvent être reliées entre elles par un clapet de contrôle taré.
    La présente invention et ses avantages apparaítront mieux dans la description suivante de différentes formes de réalisation, illustrée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est un schéma fonctionnel de la configuration de base du dispositif d'injection selon l'invention,
    • les figures 2 à 7 représentent un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lesquelles :
      • la figure 2 est une vue en coupe axiale selon l'axe II-II de la figure 4,
      • la figure 3 est une vue en coupe axiale selon l'axe III-III de la figure 4,
      • la figure 4 est une vue en coupe radiale selon l'axe IV-IV de la figure 3,
      • la figure 5 est une vue de détail en coupe selon l'axe V-V de la figure 4,
      • la figure 6 est une vue de détail en coupe de la vanne de décharge, et
      • la figure 7 est une vue de détail en coupe du clapet taré,
    • la figure 8 est un schéma fonctionnel d'une première variante de configuration du dispositif d'injection de la figure 1,
    • la figure 9 est un schéma fonctionnel d'une seconde variante de configuration du dispositif d'injection de la figure 1,
    • la figure 10 est un schéma fonctionnel d'un perfectionnement apporté à la configuration du dispositif d'injection de la figure 1, permettant d'effectuer une pré-injection,
    • la figure 11 est un schéma fonctionnel d'un autre perfectionnement apporté à la configuration du dispositif d'injection de la figure 1, permettant de régler simultanément plusieurs dispositifs d'injection d'un même moteur,
    • les figures 12 à 15 sont des schémas fonctionnels de différentes variantes de configuration du dispositif de la figure 11,
    • les figures 16 à 19 représentent un exemple de réalisation du dispositif d'injection illustré schématiquement dans la figure 14 et simplifié par l'absence du piston qui agit sur l'aiguille d'injecteur, dans lesquelles :
      • la figure 16 est une vue en coupe axiale selon l'axe XVI-XVI de la figure 18,
      • la figure 17 est une vue en coupe axiale selon l'axe XVII-XVII de la figure 18,
      • la figure 18 est une vue en coupe radiale selon l'axe XVIII-XVIII de la figure 17,
      • la figure 19 est une vue de détail en coupe de la vanne de décharge et de l'orifice de retard,
    • les figures 20 et 21 représentent partiellement un second exemple de réalisation du dispositif d'injection illustré schématiquement dans la figure 14, dans lesquelles :
      • la figure 20 est une vue en coupe axiale similaire à la figure 16,
      • la figure 21 est une vue en coupe axiale similaire à la figure 17,
    • et les figures 22 à 25 représentent des diagrammes d'injection correspondant à différentes configurations du dispositif d'injection, dans lesquelles :
      • la figure 22 correspond à un dispositif d'injection traditionnel,
      • la figure 23 correspond au dispositif d'injection de la figure 1,
      • la figure 24 correspond au dispositif d'injection de la figure 8,
      • la figure 25 correspond au dispositif d'injection de la figure 10.
    En référence à la figure 1, le dispositif d'injection 1 pour moteurs Diesel comporte, de manière connue, une canalisation basse pression 2 qui alimente en combustible une pompe 3 à débit pulsé. Cette pompe 3 alimente un injecteur 4 pourvu d'une aiguille d'injecteur 5 par un clapet anti-retour 6 et une canalisation haute pression 7. L'injecteur 4 est par ailleurs relié à une canalisation retour basse pression 8. Un clapet de contrôle 9 de la décharge de la pompe 2 peut être monté en dérivation sur le clapet anti-retour 6. L'aiguille d'injecteur 5 est soumise à l'action d'un ou de plusieurs ressorts de tarage 10 et permet de contrôler les jets de combustible 11 haute pression qui pénètrent dans la chambre de combustion (non représentée) d'un piston d'un moteur Diesel (non représenté). La cavité contenant le ou les ressorts de tarage 10, non reliée à la haute pression, est en communication avec ladite canalisation retour basse pression 8.
    Le dispositif d'injection 1, conformément à la présente invention, comporte, du côté de l'injecteur 4, un dispositif de contrôle 20 agissant directement sur l'aiguille d'injecteur 5 pour améliorer son pilotage aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture. Ce dispositif de contrôle 20 comporte un premier circuit de décharge 21 en dérivation entre les canalisations d'alimentation 7 et de retour 8 du combustible. Il comporte un orifice calibré 23, un clapet taré 24 et une électrovanne 25 commandée par un solénoïde 26. Le dispositif de contrôle 20 comporte également un second circuit de décharge 21' parallèle au premier et comportant une vanne de décharge tarée 22 et un orifice de décharge calibré 27 prévu sur la canalisation retour 8. Ce second circuit de décharge 21' est en communication avec l'aiguille d'injecteur 5 en amont de l'orifice de décharge 27. Chaque injecteur 4 de moteur Diesel recevra le même dispositif de contrôle 20.
    En référence aux figures 2 à 7, le dispositif d'injection 1 est illustré selon une forme de réalisation préférée de l'invention dans laquelle le dispositif de contrôle 20 est totalement intégré dans un ensemble injecteur 40 contenant l'injecteur 4. Cet injecteur 4 de forme standard porte l'aiguille d'injecteur 5 dont la pointe 5a ferme des buses d'injection 12 du combustible quand l'aiguille est en position basse. Cette aiguille d'injecteur 5 est contrôlée de manière classique par un ressort de tarage 10 qui exerce une pression sur sa tète 5b, le ressort et la tête étant logés dans une cavité 13 coaxiale à un logement de guidage 14 recevant ladite aiguille. L'ensemble injecteur est composé de plusieurs pièces assemblées l'une sur l'autre pour faciliter l'intégration du dispositif de contrôle 20. Plus particulièrement, de bas en haut, cet ensemble injecteur 40 comporte :
    • une pièce A, qui constitue l'injecteur 4 proprement dit, dans laquelle sont ménagés le logement de guidage 14 pour l'aiguille d'injecteur 5, l'arrivée de la canalisation d'alimentation 7 haute pression de combustible dans une chambre annulaire 15, suivie d'une chambre tubulaire 15a, les deux chambres étant disposées autour de l'aiguille, un siège conique 12a recevant la pointe 5a de l'aiguille, et les buses d'injection 12,
    • une pièce B, qui sert de butée à l'aiguille d'injecteur 5, dans laquelle sont ménagées la base de la cavité 13 recevant la tête 5b de l'aiguille et la suite de la canalisation d'alimentation 7 haute pression,
    • une pièce C, qui constitue le corps du porte-injecteur, dans laquelle sont ménagés le reste de la cavité 13 recevant le ressort de tarage 10, le reste de la canalisation d'alimentation 7 haute pression, le début du circuit de décharge 21 et une partie du second circuit de décharge 21' en communication avec ladite cavité 13,
    • une pièce D, qui constitue le bloc principal du dispositif de contrôle 20, dans laquelle sont ménagés la suite du circuit 21', la canalisation retour 8 du combustible, la vanne de décharge 22 et son orifice calibré 23, le clapet taré 24 et l'orifice de décharge 27,
    • une pièce E, qui constitue l'ensemble électrovanne, dans laquelle est ménagée l'électrovanne 25 avec son solénoïde de commande 26.
    Dans cette réalisation, l'orifice calibré 23, appelé aussi ajutage, est intégré dans la vanne de décharge 22 (figure 6), cette vanne comportant un ressort de rappel taré 22'. Le clapet taré 24 comporte un ressort de rappel taré 24' et des orifices radiaux 28 (figure 7). L'électrovanne 25 comporte un ressort de rappel 25'. L'orifice de décharge 27, appelé aussi ajutage, relie le second circuit de décharge 21' à la canalisation retour 8 basse pression entre les pièces C et D. Le premier circuit de décharge 21 est en dérivation avec la canalisation d'alimentation haute pression 7, traverse l'orifice calibré 23, le clapet taré 24 et l'électrovanne 25 vers la canalisation retour basse pression 8. Ce premier circuit de décharge 21 se départage en un second circuit de décharge parallèle 21' traversant la vanne de décharge 22 et l'orifice de décharge 27 vers la canalisation retour 8. La cavité 13 du ressort de tarage 10 est en communication avec ce second circuit de décharge parallèle 21' en amont de l'orifice de décharge 27.
    Le fonctionnement du dispositif d'injection 1 selon l'invention est décrit comme suit.
    • Au repos, l'électrovanne 25 est ouverte. Toutes les autres vannes ou clapets 22, 24 sont fermés sous l'effet des ressorts 22', 24'. Aucun débit ne traverse le dispositif d'injection 1. La pression résiduelle dans ce circuit est maintenue à un niveau requis par le clapet taré 24.
    • Au début du refoulement et après la fermeture des orifices de remplissage de la pompe 3, celle-ci délivre son débit au travers du clapet anti-retour 6. La pression croit dans la canalisation d'alimentation 7 ainsi que devant la vanne de décharge 22, dans son orifice calibré 23 et devant le clapet taré 24. Lorsque le débit qui traverse l'orifice calibré 23 et le clapet taré 24 est suffisant, la vanne de décharge 22 s'ouvre et laisse passer le débit dans le second circuit de décharge parallèle 21' vers la canalisation retour 8. Une partie de ce débit est déviée vers la cavité 13 du ressort de tarage 10 qui est en amont de l'orifice de décharge 27. Ce débit crée dans la cavité 13 une pression, appelée pression de fermeture, qui assure, par sa poussée sur l'aiguille d'injecteur 5, le maintien en position fermée de l'injecteur 4.
    • Le début de l'injection est piloté par le signal électrique sur le solénoïde 26 qui ferme l'électrovanne 25. Le débit au travers du clapet taré 24 s'interrompt. Le débit au travers de l'orifice calibré 23 de la vanne de décharge 22 combiné à l'effort fourni par le ressort 22' ferme progressivement la vanne de décharge 22. La pression de combustible appliquée à l'aiguille d'injecteur 5 dans la chambre 15 et appelée pression d'ouverture croit, tandis que la pression de fermeture appliquée du coté du ressort de tarage 10 décroít, jusqu'à ce que l'aiguille d'injecteur 5 s'ouvre. L'injection débute dès cette ouverture. La modulation du début de l'injection dépend principalement de la vitesse de fermeture de la vanne de décharge 22.
    • Lorsque l'injection est établie, les vannes ou clapets 22, 24, 25 sont fermés. La totalité du débit fourni par la pompe d'injection 3 est acheminée vers l'aiguille d'injecteur 5 sans aucune restriction et génère des jets d'injection 11 avec toute la pression dont est capable le dispositif d'injection 1.
    • La fin de l'injection est déclenchée quand le signal électrique sur le solénoïde 26 est interrompu. L'électrovanne 25 s'ouvre sous l'effet de son ressort 25'. La pression de fermeture sur la vanne de décharge 22 est brusquement réduite. Cette vanne s'ouvre alors rapidement. La pression dans le circuit d'injection décroít légèrement du fait du faible débit de décharge acheminé vers l'orifice de décharge 27. En parallèle, la montée en pression du côté du ressort de tarage 10 sur l'aiguille d'injecteur 5 assure sa fermeture. L'aiguille d'injecteur 5 se fermant, l'injection s'interrompt brusquement, avant que la chute de pression dans la canalisation d'alimentation 7 haute pression ne soit significative. Le débit, encore fourni par la pompe d'injection 3 traverse la vanne de décharge 22 et les orifices 23 et 27 pour s'évacuer dans la canalisation retour 8. Les pressions de fermeture et d'ouverture, de part et d'autre de l'aiguille d'injecteur 5 étant voisines, l'aiguille reste fermée sous l'action de son ressort 10. La pression décroít progressivement par l'effet de la décharge au travers de l'orifice de décharge 27 et de la canalisation retour 8.
    • Lors de l'arrêt du refoulement de la pompe d'injection 3, provoqué par l'ouverture de ses orifices de décharge, la pression décroít fortement dans l'ensemble du dispositif d'injection 1. Dès que le débit traversant l'orifice calibré 23 est suffisamment faible, la vanne de décharge 22 se ferme sous l'effet de son ressort 22'. La pression de fermeture assurant le maintien en position fermée de l'aiguille d'injecteur 5 s'élimine progressivement. La pression résiduelle dans l'ensemble du circuit haute pression est alors contrôlée par le clapet taré 24 combiné éventuellement à l'action du clapet de contrôle 9 de la pompe d'injection 3.
    Selon les possibilités d'intégration, les choix de construction et les modes de fonctionnement du dispositif d'injection 1 selon l'invention, il est possible d'envisager différentes variantes.
    En référence à la figure 8, il est possible d'ajouter un piston 30 qui agit directement sur l'aiguille d'injecteur 5. Dans cette configuration, la pression hydraulique générée par le débit libéré par la vanne de décharge 22 traversant l'orifice de décharge calibré 27 agit indirectement sur l'aiguille d'injecteur 5 par l'intermédiaire d'un piston 30. Le volume mort est par conséquent plus restreint. De ce fait, la décharge fermant l'injecteur 4 nécessite une moindre chute de pression au niveau de la canalisation d'alimentation 7. La fin de l'injection s'en trouve améliorée. La section du piston 30 peut être égale ou supérieure à celle du logement 14 de l'aiguille 5 en vue d'accroitre la poussée de fermeture.
    Comme on l'a vu dans l'exemple illustré en référence aux figures 2 à 7, il est possible d'incorporer dans l'ensemble injecteur 40 contenant l'injecteur 4, tout ou partie des éléments composant le dispositif de contrôle 20, à savoir la vanne de décharge 22, le clapet taré 24, l'électrovanne 25 et les orifices calibrés 23, 27. Il est encore possible de combiner l'orifice calibré 23 à la vanne de décharge 22 comme illustré ou de les réaliser séparément.
    De plus, le clapet taré 24 peut être placé en amont, comme dans les figures 1 à 8, ou en aval de l'électrovanne 25 en référence à la figure 9. Cette configuration a pour effet de limiter le volume clos entre l'orifice calibré 23 et le siège de l'électrovanne 25. La précision de manoeuvre de la vanne de décharge 22 s'en trouve améliorée et la possibilité de mieux ralentir sa fermeture en utilisant un orifice calibré 23 plus petit devient possible sans risque d'ouverture intempestive due aux pulsations de pression.
    Il est à noter que les variantes de réalisation illustrées dans les figures 8 et 9 sont cumulables.
    Par ailleurs, il est possible d'utiliser une pompe d'injection 3 possédant un contrôle de la quantité injectée par des rampes sur le piston de pompe, ce qui permet, soit de limiter la quantité refoulée pour optimiser l'énergie nécessaire au pompage, soit de contrôler l'injection en mode secours. Ce mode secours est alors obtenu en laissant sous tension les solénoïdes, ou en forçant mécaniquement, en vue de la fermeture permanente les électrovannes.
    Il est encore possible d'appliquer le dispositif de contrôle 20 à une ligne d'injection raccourcie, éventuellement jusqu'à suppression de la canalisation d'alimentation 7 haute pression, y compris à un injecteur-pompe.
    La description ci-dessus démontre que l'invention atteint les buts mentionnés. Notamment, ce dispositif d'injection permet :
    • de contrôler l'avance à l'injection, le début de l'injection dépendant quasi exclusivement du positionnement, dans le cycle, du début du signal électrique sur le solénoïde 26 de l'électrovanne 25,
    • de doser la quantité injectée, qui est principalement dépendante de la durée du signal électrique sur le solénoide 26 de l'électrovanne 25, en tenant compte de la loi de refoulement de la pompe d'injection 3,
    • d'assurer la sécurité de fonctionnement. Sans signal électrique, l'électrovanne 25 de commande reste ouverte et la vanne de décharge 22 laisse passer tout le débit de combustible vers le circuit de décharge 21 dans la canalisation retour 8. Dans le cas où les vannes 22, 25 resteraient bloquées en position fermée, la quantité maximale injectée est limitée à la quantité refoulée par la pompe d'injection. Cette quantité peut être ajustée par le mode secours de la pompe dans le cas où la pompe d'injection est traditionnelle.
    Ce dispositif d'injection 1 peut encore être optimisé par :
    • l'ajustement de la pression résiduelle obtenu par le clapet taré 24, ce qui évite la cavitation dans le dispositif d'injection 1,
    • la maítrise du gradient de débit en début d'injection, calibrée par le diamètre de l'orifice calibré 23 et la force du ressort 22' de la vanne de décharge 22,
    • la pression d'ouverture de l'aiguille d'injecteur 5, maítrisée par le tarage du ressort 10 de ladite aiguille. La pression de fermeture ne dépend pas de la pression d'ouverture, ce qui évite de surdimensionner le ressort de tarage 10 de l'aiguille d'injecteur 5. La fermeture est provoquée par la pression générée par le débit acheminé dans les circuits de décharge 21, 21' vers la canalisation retour basse pression 8 au travers de l'orifice de décharge 27. A cet effet la somme des sections des orifices calibré 23 et de décharge 27 doit être supérieure à la somme des sections des buses d'injection 12 alimentant les jets de combustible 11.
    Il est encore possible de perfectionner ce dispositif d'injection 1, notamment en prévoyant un organe de commande permettant d'effectuer une pré-injection. Dans ce cas, l'ouverture de la vanne de décharge 22 est retardée pour laisser à l'aiguille d'injecteur 5 la possibilité de débuter son ouverture sous l'effet d'une pression d'alimentation de combustible supérieure à sa pression de tarage. Elle est ensuite rapidement refermée avant l'injection principale. En référence à la figure 10, un orifice de retard 31 est interposé entre l'orifice calibré 23 et la canalisation retour 8, que ce soit en amont, en aval ou incorporé au clapet taré 24 ou à l'électrovanne commandée 25. Cet orifice de retard 31 peut donc s'ajouter à n'importe quelle configuration du dispositif d'injection 1 décrite précédemment.
    Le fonctionnement de la séquence de pré-injection est décrit comme suit :
    • la pression de la canalisation d'alimentation haute pression 7 monte sous l'effet de la pompe d'injection 3,
    • une partie du débit refoulé s'échappe au travers des orifices calibré 23 et de retard 31, du clapet taré 24 et de l'électrovanne commandée 25,
    • la pression nécessaire à l'ouverture de l'aiguille d'injecteur 5 est atteinte ce qui génère la pré-injection,
    • lorsque la pression continue de croítre, le débit traversant l'orifice calibré 23 devient tel que la différence de pression provoque l'ouverture de la vanne de décharge 22,
    • sous l'effet de la décharge dans le circuit 21' dont le débit est freiné par l'orifice de décharge 27, la poussée assurant la fermeture de l'aiguille d'injecteur 5 interrompt alors la pré-injection.
    Ensuite, les séquences opératoires sont les mêmes que celles déjà décrites en référence aux figures 1 à 7.
    En considérant à présent l'ensemble des injecteurs équipant un même moteur Diesel et compte tenu que le tarage des ressorts reste délicat à répéter à l'identique dans chaque dispositif de contrôle 20, on peut s'attendre à ce que le fonctionnement strictement à l'identique desdits injecteurs soit difficile à obtenir. Dans le but de mieux maítriser l'équilibrage du fonctionnement de ces injecteurs et de pouvoir éventuellement effectuer un réglage en commun desdits injecteurs, les dispositions suivantes peuvent être envisagées :
    • suppression éventuelle des clapets tarés 24 individuels,
    • collecte dans une galerie de retour commune des débits de décharge de l'ensemble des injecteurs du moteur,
    • collecte dans une galerie de contrôle commune des débits de contrôle et de commande de l'ensemble des injecteurs du moteur, cette galerie pouvant être confondue à la précédente,
    • réglage de la pression dans la galerie de retour commune par un clapet de retour à tarage réglable ou à tarage fixe, ce réglage permettant de modifier la pression d'ouverture des injecteurs,
    • réglage de la pression dans la galerie de contrôle commune par un clapet de contrôle à tarage réglable ou à tarage fixe, ce réglage permettant de modifier la dynamique d'ouverture des vannes de décharge 22. Dans le cas de la pré-injection, ce réglage agit particulièrement sur le dosage de la quantité pré-injectée. Le mode de réglage peut être soit indépendant, soit couplé suivant la méthode de raccordement.
    Les figures 11 à 15 illustrent cinq variantes de réalisation permettant de contrôler de manière commune tous les injecteurs d'un même moteur.
    Dans la figure 11, les canalisations retour 8 basse pression sont reliées entre elles à une galerie de retour commune 32 comportant un clapet de retour 33 permettant la pressurisation des canalisations 8 et de ce fait le réglage de la pression d'ouverture des aiguilles d'injecteur 5. Dans ce cas, le réglage commun et externe de la contrepression appliquée aux dispositifs de contrôle 20 n'est pas prévu.
    La configuration de la figure 12 est similaire à celle de la figure 11 à la seule différence que le clapet taré 24 a été supprimé pour éviter tout écart de comportement des clapets tarés 24 individuels.
    Dans la figure 13, les dispositifs de contrôle 20 ne comportent pas de clapet taré 24 et sont reliés entre eux à la sortie des électrovannes commandées 25, à une galerie de contrôle commune 34. Cette galerie de contrôle commune 34 est reliée à la galerie de retour commune 32 par un clapet de contrôle 35 permettant la pressurisation des dispositifs de contrôle 20 ainsi que le réglage du dosage de la pré-injection. Dans ce cas, le réglage commun et externe de la pression d'ouverture des aiguilles d'injecteur n'est pas prévu.
    Dans la figure 14, les galeries de contrôle commune 34 et de retour 32 sont séparées et chacune reliée à son clapet 35 et 33. Il est donc possible de régler de manière commune et externe la pression des dispositifs de contrôle 20, la pression d'ouverture des aiguilles d'injecteur 5 ainsi que le dosage de la pré-injection.
    La configuration de la figure 15 est similaire à celle de la figure 13 à la seule différence que la galerie de retour commune 32 est complétée par son clapet de retour 33. Il est donc possible de régler de manière commune et externe la pression des dispositifs de contrôle 20 en modulant la différence de pression entre les galeries de contrôle 34 et de retour 32, la pression d'ouverture des aiguilles d'injecteur 5 ainsi que le dosage de la pré-injection.
    Bien entendu, ces différentes configurations de galeries de retour 32 et de contrôle 34 communes à l'ensemble des injecteurs, pressurisées ensemble ou séparément, peuvent être conjuguées aux variantes de réalisation décrites en référence aux figures 1 à 10.
    Les figures 16 à 19 sont similaires aux figures 2, 3, 4 et 6 et illustrent une forme de réalisation préférée d'un dispositif d'injection correspondant sensiblement à la figure 14 et simplifié par l'absence du piston agissant sur l'aiguille d'injecteur. Le dispositif de contrôle 20 est totalement intégré dans un ensemble injecteur 40 contenant l'injecteur 4 et composé des pièces A à E. Les différences résident dans le fait que les circuits de retour et de contrôle sont séparés. La pièce C reçoit la canalisation retour 8 qui communique directement avec la cavité 13 du ressort de tarage 10 de l'aiguille d'injecteur 5 par l'orifice de décharge 27. Cette canalisation retour 8 est destinée à être reliée à la galerie de retour commune et extérieure 32. Dans la pièce D, la canalisation 36 est destinée à être reliée à la galerie de contrôle commune et extérieure 34. La pièce E est complétée par l'orifice de retard 31 et un conduit 37 mettant en communication cet orifice de retard 31 avec l'électrovanne commandée 25.
    Dans cette réalisation, l'orifice calibré 23 est également intégré à la vanne de décharge 22 (figure 19) et l'orifice de retard 31 est disposé coaxialement à cette vanne de décharge 22 et à son orifice calibré 23. Le clapet taré 24 a été supprimé.
    Le fonctionnement du dispositif d'injection, en référence aux figures 16 à 19, est décrit comme suit.
    • Au repos, l'électrovanne 25 est ouverte et la vanne de décharge 22 est fermée sous l'effet de son ressort 22'. Aucun débit ne traverse l'ensemble injecteur 40. La pression résiduelle dans ce circuit est maintenue à un niveau requis par la galerie de contrôle commune 34 et son clapet de contrôle 35 non représenté.
    • Au début du refoulement et après la fermeture des orifices de remplissage de la pompe 3, celle-ci délivre son débit au travers du clapet anti-retour 6. La pression croít dans la canalisation d'alimentation 7 ainsi que devant la vanne de décharge 22 et dans son orifice calibré 23. Mais le débit est freiné par l'orifice de retard 31 qui engendre une augmentation de la pression dans la chambre 15 située autour de l'aiguille d'injecteur 5 de manière suffisante pour provoquer son ouverture et réaliser ainsi une pré-injection.
    • Lorsque le débit qui traverse l'orifice calibré 23 et l'orifice de retard 31 est suffisant, la vanne de décharge 22 s'ouvre et laisse passer le débit dans le circuit de décharge parallèle 21' vers la cavité 13 du ressort de tarage 10. Ce délestage entraíne une chute de pression dans la chambre 15 de l'aiguille d'injecteur 5 et une augmentation de la pression dans la cavité 13 qui pousse sur l'aiguille d'injecteur 5 pour la fermer et interrompre la pré-injection. La pressurisation de la cavité 13 est assurée par l'orifice de décharge 27 et par la galerie de retour commune et extérieure 32 combinée à son clapet de retour 33 non représenté.
    • Le début de l'injection est piloté par le signal électrique sur le solénoïde 26 qui ferme l'électrovanne 25. La diminution du débit au travers de l'orifice calibré 23 et de la vanne de décharge 22 combinée à l'effort fourni par le ressort 22' ferme progressivement la vanne de décharge 22. La pression de combustible appliquée à l'aiguille d'injecteur 5 dans la chambre 15 croit, tandis que la pression de fermeture appliquée du coté du ressort de tarage 10 décroit, jusqu'à ce que l'aiguille d'injecteur 5 s'ouvre. L'injection débute dès cette ouverture.
    • Lorsque l'injection est établie, la vanne de décharge 22 et l'électrovanne commandée 25 sont fermées. La totalité du débit fourni par la pompe d'injection 3 est acheminée vers l'aiguille d'injecteur 5 sans aucune restriction et génère des jets d'injection 11 avec toute la pression dont est capable le dispositif d'injection 1.
    • La fin de l'injection est déclenchée quand le signal électrique sur le solénoide 26 est interrompu. L'électrovanne 25 s'ouvre sous l'effet de son ressort 25'. La pression de fermeture sur la vanne de décharge 22 est brusquement réduite. Cette vanne s'ouvre alors rapidement. La pression dans le circuit d'injection décroit légèrement du fait du faible débit de décharge acheminé vers la galerie de contrôle commune 34. En parallèle, la montée en pression du côté du ressort de tarage 10 sur l'aiguille d'injecteur 5 assure sa fermeture. L'aiguille d'injecteur 5 se fermant, l'injection s'interrompt brusquement, avant que la chute de pression dans la canalisation d'alimentation 7 haute pression ne soit significative. Le débit, encore fourni par la pompe d'injection 3 traverse la vanne de décharge 22 pour s'évacuer dans les galeries de retour 32 et de contrôle 34. Les pressions de fermeture et d'ouverture, de part et d'autre de l'aiguille d'injecteur 5 étant voisines, l'aiguille reste fermée sous l'action de son ressort 10. La pression décroit progressivement par l'effet de la décharge au travers desdites galeries 32, 34.
    • Lors de l'arrêt du refoulement de la pompe d'injection 3, provoqué par l'ouverture de ses orifices de décharge, la pression décroít fortement dans l'ensemble du dispositif d'injection 1. Dès que le débit traversant l'orifice calibré 23 est suffisamment faible, la vanne de décharge 22 se ferme sous l'effet de son ressort 22'. La pression de fermeture assurant le maintien en position fermée de l'aiguille d'injecteur 5 s'élimine progressivement. La pression résiduelle dans l'ensemble du circuit haute pression est alors contrôlée par le clapet de contrôle 35 (non représenté) prévu sur la galerie de contrôle commune 34 combiné éventuellement à l'action du clapet de contrôle 9 de la pompe d'injection 3.
    Les figures 20 et 21 sont des vues similaires aux figures 16 et 17. Elles illustrent uniquement les pièces C et D de l'ensemble injecteur 40 pour montrer une variante de réalisation dans laquelle l'aiguille d'injecteur 5 est fermée par l'action d'un piston 30. Ce piston 30 est logé et guidé dans une cavité 38 disposée coaxialement et juste au dessus de la cavité 13. Cette cavité 38 est surmontée d'une chambre de compression 39 recevant la partie supérieure du piston 30 et étant en communication avec le circuit de décharge parallèle 21'. Ce piston 30 est maintenu en appui contre l'aiguille d'injecteur 5 par un ressort 41. Il comporte également un conduit intérieur remplaçant l'orifice de décharge 27 qui met en communication la chambre de compression 39 avec la canalisation retour 8. Dans cette réalisation, le fonctionnement est similaire à celui de la réalisation précédente. La seule différence réside dans le fait que l'addition du piston 30 permet de réduire considérablement le volume à comprimer pour fermer l'aiguille d'injecteur 5.
    Une remarque est à faire au sujet des orifices 23, 27, 31 prévus dans les différentes variantes de réalisation décrites ci-dessus. Ces orifices peuvent être du type "capillaire" pour lequel la perte de charge est proportionnelle au débit ou du type "gicleur" pour lequel la perte de charge croít proportionnellement au carré du débit. Il est alors possible de combiner ces différents types pour obtenir :
    • quatre configurations possibles dans le cas d'un dispositif de contrôle comportant les orifices 23 et 27,
    • huit configurations possibles dans le cas d'un dispositif de contrôle permettant la pré-injection et comportant les orifices 23, 37 et 31.
    Selon la combinaison utilisée, il est alors possible d'agir sur divers comportements du dispositif d'injection
    • en modulant la rapidité d'ouverture de l'aiguille d'injecteur en combinaison avec le choix du volume à comprimer pour la pousser.
    • en faisant évoluer, en fonction du régime de rotation du moteur ou éventuellement de la quantité injectée, certaines caractéristiques comme par exemple le dosage de la pré-injection.
    Dans le cas d'utilisation de capillaires, ceux-ci peuvent être réalisés par exemple par usinage d'une rainure soit hélicoïdale sur la partie cylindrique du guidage de la vanne, du clapet, du piston ou d'un pion emmanché de force, soit en spirale sur une surface plane en contact avec une autre surface
    A présent, les diagrammes d'injection correspondant à différentes formes de réalisation du dispositif injecteur 1 sont décrits en référence aux figures 22 à 25.
    Dans chaque diagramme sont représentées quatre courbes a à d correspondant de haut en bas à la levée de l'aiguille d'injecteur 5 (courbe a), au débit de combustible injecté par les buses 12 dans la chambre de combustion d'un piston d'un moteur Diesel (courbe b), à la pression fournie par la pompe d'injection 3 (courbe C) et à la pression dans la canalisation 7 à l'entrée de l'injecteur 4 (courbe d). Ces courbes sont représentées en fonction du temps pour une fraction du cycle.
    La figure 22 représente le diagramme d'injection d'un dispositif d'injection classique et connu correspondant à l'art antérieur de l'invention. On observe nettement que la fin de l'injection est très peu performante ce qui est préjudiciable à la performance du moteur et aux émissions de fumées.
    La figure 23 représente le diagramme d'injection du dispositif d'injection de la figure 1, dans lequel la commande de la fermeture de l'aiguille d'injecteur 5 est réalisée par le dispositif de contrôle 20. On observe que la fin de l'injection est très nettement améliorée. Par contre, le début de l'injection reste brusque, ce qui peut générer des bruits de combustion.
    La figure 24 représente le diagramme d'injection du dispositif d'injection de la figure 8, dans lequel l'aiguille d'injecteur 5 est commandée par le piston 30. On observe que la fin d'injection est encore améliorée. Cette solution est donc très satisfaisante pour la performance du moteur. Néanmoins, les bruits de combustion sont encore présents.
    La figure 25 représente le diagramme d'injection du dispositif d'injection de la figure 10, dans lequel est prévu l'orifice de retard 31 qui permet de réaliser une pré-injection avant l'injection principale. Cette solution apporte au début de l'injection la correction nécessaire à l'atténuation du bruit de combustion. Elle regroupe par conséquent tous les avantages. Il est entendu que le cycle de pré-injection peut être accolé à celui de l'injection principale en fonction de la synchronisation des commandes.

    Claims (13)

    1. Dispositif d'injection (1) de combustible pour moteurs Diesel équipés d'une pompe d'injection (3) à débit puisé, ce dispositif comportant, par piston, au moins un injecteur (4) recevant une aiguille d'injecteur tarée (5) agencée pour injecter des jets de combustible (11) calibrés sous pression dans la chambre de combustion dudit piston, une canalisation d'alimentation (7) haute pression du combustible et une canalisation retour (8) basse pression du combustible, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de contrôle (20) de l'ouverture et de la fermeture de ladite aiguille (5), ce dispositif comportant un premier circuit de décharge (21) reliant la canalisation d'alimentation (7) et la canalisation retour (8) du combustible pourvu d'un orifice calibré (23) et contrôlé par une électrovanne (25) et un second circuit de décharge (21') parallèle au premier et comportant une vanne de décharge tarée (22) et un orifice de décharge (27) disposé sur la canalisation retour (8), ce second circuit de décharge (21') étant en communication avec l'aiguille d'injecteur (5) en amont de l'orifice de décharge (27), ladite vanne de décharge (22) étant agencée pour assurer à la fois la progressivité du début d'injection et la rapidité de clôture de cette injection par déviation du flux de combustible non injecté vers ledit orifice de décharge (27) qui, en dépressurisant la canalisation d'alimentation (7), génère une pression de fermeture sur l'aiguille d'injecteur (5).
    2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit de décharge (21) comporte un clapet taré (24) disposé en amont ou en aval de l'électrovanne (25), ce clapet étant agencé pour maintenir le dispositif d'injection (1) à un niveau requis de pression entre deux injections.
    3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (20) est dissocié du circuit d'injection (7) haute pression du combustible pendant le cycle d'injection, la vanne de décharge (22) et l'électrovanne (25) étant fermées.
    4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pression de fermeture est appliquée directement sur l'aiguille d'injecteur (5).
    5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pression de fermeture est appliquée sur l'aiguille d'injecteur (5) par l'intermédiaire d'un piston (30).
    6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle (20) comporte un orifice de retard (31) disposé en aval de l'orifice calibré (23) et agencé pour retarder l'ouverture de la vanne de décharge (22) de manière à provoquer l'ouverture momentanée de l'aiguille d'injecteur (5) pour effectuer une pré-injection de combustible.
    7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice calibré (23) est intégré à la vanne de décharge (22).
    8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les orifices, vanne, clapet et électrovanne (22 - 25, 27, 31) du dispositif de contrôle (20) sont intégrés partiellement ou totalement dans l'ensemble portant l'injecteur (4).
    9. Dispositif d'injection (1) de combustible comportant plusieurs injecteurs pour un même moteur Diesel selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canalisations retour de combustible (8) de chaque injecteur (4) sont reliées entre elles à une galerie de retour commune (32).
    10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la galerie de retour commune (32) est assujettie à un clapet de retour taré (33) agencé pour maintenir un niveau de pression requis dans lesdites canalisations retour (8) de chaque injecteur.
    11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les premiers circuits de décharge (21) sont reliés entre eux par une galerie de contrôle commune (34).
    12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la galerie de contrôle commune (34) est assujettie à un clapet de contrôle taré (35) agencé pour maintenir un niveau de pression requis dans lesdits circuits de décharge (21) de chaque injecteur.
    13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la galerie de retour commune (32) et la galerie de contrôle commune (34) sont reliées entre elles par un clapet de contrôle taré (35).
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