FR2478207A1

FR2478207A1 - Appareil d'injection de carburant pour moteurs a combustion interne

Info

Publication number: FR2478207A1
Application number: FR8105193A
Authority: FR
Inventors: Gunter Kattenbusch; Kurt Koschel; Hellmuth Krug
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1981-03-16
Publication date: 1981-09-18
Also published as: DK112181A; JPH023036B2; DE3009752C2; JPS56143344A; CH653100A5; DE3009752A1; BR8101517A; FR2478207B1

Abstract

APPAREIL D'INJECTION DE CARBURANT POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. IL EST TEL QUE LA CHAMBRE ANTERIEURE DE PRESSION DE COMMANDE 39 DE LA SOUPAPE D'INTERPOSITION 21 EST RELIE A UNE SORTIE 34 DU DISTRIBUTEUR 31 POUR ETRE ALTERNATIVEMENT RELIEE A LA CHAMBRE POSTERIEURE DE PRESSION DE COMMANDE 41 POUR OUVRIR OU FERMER LA SOUPAPE 21 DU COTE DE L'ALIMENTATION 32 OU DU REFLUX 33, ET QUE LE CONDUIT 45 MENANT A LA CHAMBRE DE PRESSION 17 EST RELIE AU CONDUIT 19 POUR QUE LA CHAMBRE 17 SOIT MISE SOUS PRESSION, LORSQUE LE CONDUIT 19 EST LIBERE, ET OUVRE LA SOUPAPE D'INJECTION 4, ET QUELORSQUE LE CONDUIT 19 EST FERME DU COTE DE LA SOUPAPE 21, LA CHAMBRE 17 EST DECHARGEE ET LA SOUPAPE D'INJECTION 4 FERMEE. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE, NOTAMMENT LES MOTEURS DIESEL.

Description

L'invention concerne un appareil d'in
jection de carburant pour moteurs à combustion interne du
genre dans lequel du carburant à pression constante peut
outre amené d'un accumulateur à haute pression, en passant
par un premier conduit de pression, à une première chambre
de pression agissant dans le sens de la fermeture et adjoin
te à un piston de commande agissant sur le pointeau d'une
soupape d'injection et aussi, en passant par un conduit
d'amenée de carburant qui est branché sur le premier con
duit de pression, à une chambre d'amont du pointeau, du
genre dans lequel, en outre, le piston de commande est muni
d'une deutiame chambre de pression agissant dans le sens
de l'ouverture de la soupape d'injection, raccordée à un
deutwibme conduit de pression et pouvant être mise sous prAs
sion par celui-ci, du genre das lequel est également prévu
un circuit hydraulique de commande comportant un servo- distributeur qui peut entre actionné par un transmetteur
commandé de façon synchrone du moteur, un tuyau d'aliven;;
tation étant raccordé au servodistributeur du côté amont
et conduisant un liquide de pression à une pression cons-
tante, tandis que du côté aval est raccords un tuyau de
reflux, le servodistributeur commandant en outre une sou
pape d'interposition qui pénètre par un obturateur dans le
conduit d'amenée de carburant en fermant celui-ci dans le
sens d'écoulement du carburant et présente un piston de
pression qui délimite une chambre antérieure de pression
de commande et une chambre postérieure de pression de
commande, cette dernière étant raccordée par un conduit de
pression d'ouverture à une sortie du servodistributeur
et pouvant être raccordée, sous la commande de ce dernier,
au conduit d'alimentation pour l'ouverture de la soupape
d'interposition mais, par contre, au tuyau de reflux pour
la fermeture de la soupape d'interposition.

Un appareil d'injection de carburant de cette
espèce est décrit dans une demande antérieure de brevet alle mand de la demanderesse (n 29 22 332).

Les avantages de cet appareil d'injection de carburant résultent en particulier de l'utilisation d'une soupape dtinterposition par laquelle, sous la commande d'un servodistributeur, le conduit d'amenée de carburant allant d'un accumulateur à haute pression à une chambre d'amont du pointeau d'une soupape d'injection peut être libéré ou fermé de façon rythmée. L'obturateur de la soupape d'interposition se ferme dans le sens d'écoulement du carburant et s'ouvre contre la force du carburant présent.Ainsi, cette solution tient compte en principe de toutes les exigences de sécurité, car, même dans le cas où le pointeau reste accroché en position d'ouverture, on évite que l'accumulateur à haute pression ne se vide et que du carburant ne soit injecté de façon incontrôlée dans la chambre de combustion et, même pendant cette perturbation de fonctionnement, l'amenée de carburant n'est possible qu'aux moments dlinjection commandés de façon synchrone du moteur.Cette solution, déjà appliquée et ayant donné satisfaction dans la pratique dans le cas de grands moteurs Diesel à huile lourde, est apparue relativement comateuse, dans la région de la soupape d'interposition, étant donné la constitution concrète, la fabrication et le montage des éléments. de celle-ci ainsi que l'ampleur des usinages à réaliser dans le corps de la soupape d'injection, en ce qui concerne en particulier l'introduction de ce genre d'appareils d'injection de carburant dans la fabrication en série.C'est pourquoi, en partant de cet état de choses, un problème qui se posait à l'inventeur était de modifier un appareil d'injection de carburant de l'espèce définie plus haut de façon telle que les moyens, en ce qui concerne les pièces, la fabrication et le montage, en particulier dans la région de la soupape d'interposition, puissent être réduits à un minimum, aussi bien en vertu de sa concePtion meme que de son raccordement au circuit hydraulique de commande et qu'en outre, le reste de la structure de l'appareil d'injection puisse être simplifié de manière à tenir compte aussi des exigences en matière de prix de revient pour l'introduction dans la fabrication en série.

Selon l'invention, ce problème est résolu grâce à un appareil d'injection de carburant caracté risé en ce que la chambre antérieure de pression i com- mande de la soupape d'interposition est aussi reliée par un conduit de pression de fermeture à une sortie du servodistributeur et que, sous la commande de ce dernier, elle peut être raccordée alternativement à la chambre postérieure de pression de commande pour l'ouverture ou la fer meture de la soupape d d'interpositîon du côté du tuyau dga- Limentatisn ou du tuyau de reflux, qu'en outre le deuxième conduit de pression menant à la deuxième chambre de pression est raccordé au conduit de carburant de telle sorte qu'une fois celui-ci libéré par la soupape d'interposition la deuxième chambre de pression est mise sous pression pour l'ouverture de la soupape d'injection, et qutune fois le conduit d'amenez de carburant fermé du côté de la soupape d'interposition, cette chambre peut être déchargée en pression par ce conduit pour la fermeture de la soupape d'injection.

L'appareil d'injection de carburant selon l'invention assume, en ce qui concerne la fermeture et la libération du conduit d'amenée de carburant de l'accumulateur à haute pression à la chambre d'amont adjointe au pointeau de la soupape d'injection, la même fonction de sécurité que la solution plus ancienne décrite plus haut, mais avec une soupape d'interposition de constitution notablement plus simple, de fabrication et de montage plus simple et aussi, en vertu de sa structure particulière, elle assure une simplification des autres parties du dispositif d'injection, en particulier dans la région de la soupape d'injection. Ainsi, dans l'ensemble on peut obtenir une réduction notable du coat de la fabrication de sorte que l'application de cette solution convient particulièrement à la fabrication en série.Les composants mobiles peu nombreux de l'appareil d'injection de carburant selon l'invention peuvent en outre être conçus sous forme robuste et, en particulier, être conçus en vue du fonctionnement à l'huile lourde de sorte que leur fonctionnement est assuré dans tous les cas, y compris sur les moteurs
Diesel de navires fonctionnant à l'huile lourde.

L'invention est expliqué plus précisément ci-après à propos des dessins sur lesquels
la figure 1 est une vue schématique d'un premier exemple d'exécution de l'appareil d'injection de carburant selon l'invention et
la figure 2 montre des éléments d'un deuxième exemple d'exécution d'appareil d'injection de carburant basé sur la solution de la figure 1.

Sur les figures, les composants ou éléments semblables portent les mdmps références.

Les dessins représentent un appareil d'in- jection de carburant pour moteurs à combustion interne dans lequel du carburant venant d'un réservoir à carburant 1 peut entre amené avec surveillance de pression, au moyen d'une pompe d'alimentation 2, à un accumulateur à haute pression 3 depuis lequel les dispositifs d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne non représenté peuvent être alimentés en carburant à pression constante.

L'un de ces appareils d'injection de carburant, qui ont tous la même constitution, est représenté par les dessins.

Il comporte une soupape d'injection 4 formée d'un corps 5, d'un pointeau 6 et d'un piston de commande 7 agissant sur celui-ci. Le pointeau 6 est monté de façon mobile axialement, à l'intérieur du corps 5, dans un alésage 8 et il présente à son extrémité antérieure un obturateur de forme conique 9 qui coopère avec un siège approprié L0 du corps pour fermer une amenée de carburant ou libérer du carburant en vue de l'injection par des injecteurs I dans une chambre de combustion.Le piston de commande 7 comprend une partie de piston 12 et une partie de piston 13 de plus grand diamètre t, de même que le pointeau 6, il est monté de façon mobile axialement dans des alésages appropriés du corps 5. La partie de piston 12 limite par sa surface frontalc extérieure, en coopération avec les parois de son alE- sage 14, une première chambre de pression 15, tandis que la deuxième partie de piston 13 limite, par sa surface fron- tale tournée vers le pointeau 6, en coopération avec des parois de son alésage 16, une deuxième chambre dg pression 17.La première chambre de prescion 15 est raccordée par un premier conduit de pression 18 i l'accumulateur d haute pression 3 et elle est constamment alimentés par celui-ci en carburant à pression constante, de telle sorte que dans la chambre de pression 15, il règle constamment une pres- sion déterminée agissant dans le sens de fermeture de la soupape d'injection. Toutefois, la surface de la partie de piston 12 qui agit dans le sens de fermeture est plus pe- tite que la surface de la partie 13 du piston de commande 7 qui agit dans le sens de l'ouverture de la soupape d'injection. Sur le premier conduit de pression 18 se branche, à l'intérieur du corps 5, un conduit d'amenée de carburant 19 qui débouche dans une chambre d'amont 20 adjointe au pointeau 6. Le conduit d'amenée de carburant 19, et donc l'amenée de carburant de l'accumulateur à haute pres signa par le premier conduit de pression 18, à la chambre d'amont 20 du pointeau 6, peut être fermé ou libéré par une soupape d'interposition 21.La soupape d'interposition 21 pénètre par un obturateur 22 dans le conduit d'ame- née de carburant 19, fermant celui-ci dans le sens d'Ecou- lement du carburant. Dans l'exemple d'exécution reprEsen- té, l'obturateur 22 est formé d'un cône 23 qui coopère avec un siège conique 24 formé sur le conduit d'amenée de carburant 19 et il est disposé à l'extrémité extérieure d'une tige de liaison 25 menant à un piston de pression 26, La tige de liaison 25 traverse, à l'intérieur du corps 5, le premier conduit de pression 18 qui présente dans la région de pénétration une cavité élargie 27 de laquelle part aussi le conduit d'amenée de carburant 19, par l'intermédiaire de son tronçon 28 qui comporte le siège 24.

Le piston de pression 26 de la soupape d'interposition est également monté de façon mobile axialement, à l'intérieur du corps 5, dans une chambre de logement 29.

Pour la commande de la soupape d'interposition 21 et de la soupape d'injection 4, un autre él6- ment de l'appareil d'injection de carburant est un circuit hydraulique de commande, qui n'est représenté que partiellement, et qui comporte un servodistributeur 31 pouvant être actionné par un transmetteur 30 commandé de façon synchrone du moteur. Le servodistributeur est raccordé en amont à un tuyau d'alimentation 32 conduisant du liquide sous une pression constante, et, en aval à un tuyau de reflux 33 et il présente deux sorties 34, 35 qui peuvent être raccordées alternativement au tuyau d'alimentation 32 ou au tuyau de reflux 33.La partie électrique de commande du servodistributeur 31 est reliée par un canal électrique de commande 36 au transmetteur 30 lequel est de préférence un microprocesseur qui fonctionne, d'après des critères introduits sous forme de programme, en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne introduits dans ce microprocesseur par des canaux 37 et qui, comme résultat, transmet ses ordres au servodistributeur.A la sortie 34 du servodistributeur 31 est raccordé un conduit de pression de fermeture 38 qui débouche, à l'intérieur du corps 5, dans une chambre antérieure de pression de commande 39 de la soupape d'interposition 21 pour appliquer une pression au piston de pression 26 dans le sens de la fermeture, cette chambre étant limitée par une surface frontale 40 du piston de commande 26 et par les parois de la chambre de logement 29. A l'autre extrémité du piston de pression 26, donc du catF de la tige de liaison 25, est en outre prévue une chambre postérieure de pression de commande 41 qui sert à appliquer une pression au piston de pression 26 dans le sens de l'ouverture de la soupape d'interposition 21 et qui est limitée par une surface fronta-le 42 du piston de pression 26 et par les parois de la chambre de logement 29. La chambre postérieure de pression de commande 41 est raccordée par un conduit de pression d'ouverture 43 à la sortie 35 du servodistributeur 31.La longueur de la course du piston de pression 26 dans le sens de la fermeture, et donc le volume minimal de la chambre postérieure de pression de commande ssl, sont déterminés par la longueur de la tige de liaison 25, tandis que la course du piston de pression 26 dans le sens de l'ouverture de la soupape d'interposition 2l, et donc le volume minimal de la chambre antérieure de pression de commande 39, sont déterminés par la longueur d'un doigt de butée 44 disposé sur le piston de pression 26 à l'ex trémité opposée à la tige de liaison 25. Le piston de pression 26 de la soupape d'interposition 21 est avantageusement d'une seule pièce avec le doigt de butée 44, la tige de liaison 25 et l'obturateur 22.

La deuxième chambre de pression 17 de la soupape d'injection 4 est raccordée par un deuxième conduit de pression 45 au conduit d'amenée de carburant 19, et, après la libération de ce dernier par la soupape d'interposition 21, elle peut être alimentée en pression à travers ce conduit pour l'ouverture de la soupape d'injection, de même que, lorsque le conduit d'amenée de carburant 19 a été fermé par la soupape d'interposition 21, elle peut aussi être à nouveau déchargée en pres
sion à travers ce conduit sur le conduit d'amenée de carburant 19 se branche, outre le deuxième conduit de pression 45, un conduit étranglé 46 qui sert à décharger en pression le carburant resté dans le conduit d'amenée 19 lorsqu'il est fermé et qui débouche dans un conduit de reflux 47 menant au réservoir à carburant 1.

On décrit ci-après le fonctionnement de l'appareil d'injection de carburant en partant de la position de ses parties mobiles qui est représentée sur les figures. Dans cette position initiale, la soupape dXinjec- tion 4 et la soupape d'interposition 21 sont fermées. Le servodistributeur 31 se trouve dans une position où la chambre antérieure de pression de commande 39 est raccordée par le conduit de pression de fermeture 38 au tuyau d'alimentation 32, tandis que la chambre postérieure de pression de commande 41 est raccordée par le conduit de pression d'ouverture 43 au tuyau de reflux 33. La soupape d'injection 4 est maintenue en position fermée par la pression de carburant qui règne dans la première chambre de pression 15 adjointe au piston de commande 7.

Si maintenant un signal en vue d'un processus d'injection est appliqué par le transmetteur 30 au servodistributeur 31, celui-ci commute intérieurement, ce qui fait que a) le conduit de pression de fermeture 38 est coupé du
tuyau d'alimentation 32 et mis en communication avec
le tuyau de reflux 33, ce qui a pour effet de décharger
en pression la chambre antérieure de pression de com
mande 39 de la soupape d'interposition 21; b) le conduit de pression d'ouverture 43 est coupé du
tuyau de reflux 33 et mis en communication avec le tuyau
d'alimentation 32, de sorte que la chambre postérieure
de pression de commande 41 est mise sous pression et
ouvre la soupape d'interposition 21 et qu'ainsi du car
burant peut être amené, par le conduit d'amenée de car burant 19 ainsi libéré, à la chambre d'amont 20 et a la deuxième chambre de pression 17, après quoi, par suite de la création da une pression dans celle-ci, la soupape d'injection 4 s'ouvre et linjection de carburant s'effectue.

Aussitôt que la fin du processus dtin- jection est signalée au servo distributeur 31 par le transmetteur 30, le servodistributeur revient à sa position initiale; dans ce processus, le conduit de pression de fermeture 38 est d nouveau mis en liaison avec le tuyau d'alimentation 32 et le conduit de pression d'ouverture 43 est à nouveau mis en communication avec le tuyau de reflux 33. La chambre antérieure de pression de commande 39 est à nouveau mise sous pression, de sorte que la soupape d'interposition 21 se referme et que le conduit d'amenée de carburant 19 est fermé.Une fois que le conduit d'amenée 19 a StF ainsi séparé de l'alimentation en carburant, la pression qui règne dans la deuxidws cham- bre de pression 17 diminue relativement vite, de sorte que la soupape d'injection 4 se ferme par suite de la pression de carburant qui règne dans la première chambre de pression 15 La décharge en pression de la dauxiime chambre de pression 17 s'effectue à travers le deuxième conduit de pression 45 et le conduit d'amenée de carburant 19, fermé, qui se décharge lui-mSme en pression par le conduit étranglé 46.

Pour éviter la cavitation et pour mainte nir une pression résiduelle dans le conduit d'amenée 19 lorsqu'il est fermé, on peut encore interposer, comme dans l'exemple d'exécution de la figure 2, un clapet anti-retour 48 à la transition entre le conduit étranglé 46 et le conduit de reflux 47. Ce clapet 48 est formé d'un obturateur à boule 49 subissant l'action d'un ressort de compression 50 dont la force de rappel est adaptée à la pression résiduelle désirée dans le conduit d'amenée de carburant 19 lorsqu'il est fermé. Pour le reste, la structure de la solution de la figure 2 est identique à celle de la figure 1.

Claims

REVENDICATIONS

1.- Appareil d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne du genre dans lequel du carburant à pression constante peut être amené d'un accumulateur à haute pression, en passant par un premier conduit de pression, à une première chambre de pression agissant dans le sens de la fermeture et adjointe à un piston de commande agissant sur le pointeau d'une soupape d'injection, et aussi, en passant par un conduit d'amenée de carburant qui est branché sur le premier conduit de pression, à une chambre d'amont du pointeau, du genre dans lequel, en outre, le piston de commande est muni d'une deuxième chambre de pression agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape d'injection, raccordée à un deuxième conduit de pression et pouvant Strie mise sous pression par celui-ci, du genre dans lequel est également prévu un circuit hydraulique de commande comportant un servodistributeur qui peut étire actionné par un transmetteur commandé de façon synchrone du moteur, un tuyau d'aLimentation étant raccordé au servodistributeur du cbté amont et conduisant un liquide.de pression à une pression constante, tandis que du cbté aval est raccordé un tuyau de reflux, le servo-distributeur commandant en outre une soupape d'interposition qui pénètre par un obturateur dans le conduit d'amenée de carburant en fermant celui-ci dans le sens d'écoulement du carburant et présente un pis- ton de pression qui délimite une chambre antérieure de pression de commande et une chambre postérieure de pression de commande, cette dernière étant raccordée par un conduit de pression d'ouverture à une sortie du servodistributeur et pouvant être raccordée, sous la commande de ce dernier, au conduit d'alimentation pour l'ouverture de la soupape d'interposition mais, par contre, au tuyau de reflux pour la fermeture de la soupape d'interposition, appareil caractérisé en ce que la chambre antérieure de pression de commande (39) de la soupape dtinterposition (21) est aussi reliée par un conduit de pression de fermeture (38) à une sortie (34) du servodistributeur (31) et que, sous la commande de ce dernier, elle peut être raccordée alternativement à la chambre postérieure de pression de commande (41) pour l'ouverture ou la fermeture de la soupape d'interposition (21) du coté du ~ tuyau d'alimentation (32) ou du tuyau de reflux (33), qu'en outre le deuxième conduit de pression (45) menant à la deuxième chambre de pression (17) est raccordé au conduit de carburant (19) de telle sorte qu2 une fois celui-ci libéré par la soupape d'interposition (21), la deuxième chambre de pression (17) est mise sous pression pour l'ou- verture de la soupape d'injection (4), et qu'une fois le conduit d'amenée de carburant (19) fermé du cat de la soupape d'interposition, cette chambre peut être déchargée en pression par ce conduit pour la fermeture de la sous pape d'injection (4).

2.- Appareil selon la revenication 1, caractérisé en ce que, sur le conduit d'amenée de carbu-

rant (19) est branché, outre le deuxième conduit de pres sion (45), un conduit étranglé (46) qui sert à décharger en pression le carburant resté dans le conduit d'amenée (19) lorsque ce dernier est fermé et qui débouche dans un conduit de reflux (47).

3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en es que pour éviter les dommages résultant de la cavitation et pour maintenir une pression résiduelle dans le conduit amenée de carburant (19) lorsqu'il est fermé, un clapet anti-retour (48,49,50) est interposé à la transition entre le conduit d1étranglement (46) et le conduit de reflux (47).

4,- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (48) est for mé d'un obturateur à boule (49) soumis à l'action d'un ressort de compression (50) dont la force de rappel est adaptée à la pression résiduelle de carburant désirée dans le conduit d'amené (19) lorsque ce dernier est fermé.

5.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de pression (26) de la soupape d'interposition (21) est disposé de manière à pouvoir coulisser axialement, à l'intérieur du corps (5) de la soupape d'injection (4), dans une chambre de logement (26) dont les parois, avec les surfaces correspondantes (40, 42) du piston de pression, limitent les chambres antérieure et postérieure de pression de commande (39,41).

6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obturateur (22) de la soupape d'interposition (21) est formé d'un cône (-23) qui coopère avec un siège conique approprié (24) du conduit d'amenée de carburant (19) et qui est disposé au cté frontal d'une tige de liaison (25) avec le piston de pression (26), tige dont la longueur limite la course du piston dans le sens de la fermeture, et donc le volume minimal de la chambre postérieure de pression de commande (41), tandis que la course du piston de pression (26) dans le sens de l'ouverture de'la soupape d'interposition (21), et donc la volume minimal de la chambre antérieure de pression de commande (39), sont déterminés par la longueur d'un doigt de butée (44) disposé sur le piston de pression (26) à l'extrémité opposée à la tige de liaison (25).

7.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston de pression (26) de la soupape d'interposition (21) est d'une seule pièce avec le doigt de butée (44), la tige de liaison (25) et l'obturateur (22).