FR2497293A1 - Appareil de pompage pour injection de carburant dans un moteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE POMPAGE POUR INJECTION DE CARBURANT. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL QUI COMPREND UN ORGANE DISTRIBUTEUR 28 MONTE SUR UN ORGANE 14A EN FORME DE COUPELLE SOLIDAIRE D'UN ARBRE 14 D'ENTRAINEMENT. L'ORGANE DISTRIBUTEUR 28 A UN ALESAGE 29 CONTENANT DES PLONGEURS 30 DE POMPAGE. LE DEPLACEMENT VERS L'EXTERIEUR DE CES PLONGEURS EST REGLE PAR UNE SURFACE INCLINEE DE L'ORGANE EN FORME DE COUPELLE, COOPERANT AVEC DES SURFACES COMPLEMENTAIRES DE TOUCHEAUX DE CAME 44, 45 PLACES ENTRE LES PLONGEURS ET UN ANNEAU 41 DE CAME. LORSQUE L'ORGANE DISTRIBUTEUR SE DEPLACE AXIALEMENT, IL TOURNE AUSSI SOUS LA COMMANDE DE FENTES HELICOIDALES SI BIEN QUE LA SYNCHRONISATION DE LA DISTRIBUTION DE CARBURANT RESTE CONSTANTE. APPLICATION A L'ALIMENTATION DES MOTEURS DIESEL RAPIDES.

Description

La présente invention concerne un appareil de potn

page pour injection de carburant, du type qui comprend un or-

gane distributeur rotatif qui peut coulisser axialement, placé

dans un corps qui l'entoure et destiné à tourner, lors du fonc-

tionnement, en synchronisme avec un moteur associé, un alé- sage formé dans l'organe distributeur et un plongeur destiné à coulisser dans cet alésage, un passage de distribution formé dans l'organe distributeur et destiné à communiquer lui-même avec plusieurs orifices de sortie formés dans le corps pendant les déplacements successifs du plongeur vers l'intérieur, le passage de distribution communiquant avec l'alésage afin

que le carburant déplacé par le plongeur parvienne à un ori-

fice de sortie, une came destinée à provoquer un déplacement du plongeur vers l'intérieur lors de la rotation de l'organe distributeur, un dispositif d'alimentation de l'alésage en carburant afin qu'il provoque un déplacement du plongeur vers

l'extérieur, et un dispositif de butée destiné à régler l'im-

portance du déplacement du plongeur vers l'extérieur, ce dis-

positif de butée étant destiné à faire varier l'amplitude du déplacement vers l'extérieur du plongeur en fonction de la position axiale de l'organe distributeur afin que la quantité

de carburant transmise par l'appareil au moteur soit réglée.

La demande publiée de brevet britannique

n0 2 037 365 décrit un exemple d'un tel appareil. Dans l'appa-

reil décrit dans cette demande de brevet, le début de la dis-

tribution de carburant dépend de la quantité de carburant trans-

mise à l'alésage pendant la période antérieure de remplissage.

Plus la quantité de carburant parvenant dans l'alésage est

petite et plus la distribution de carburant au moteur asso-

cié est tardive. L'arrêt de la circulation du carburant trans-

mis au moteur est toujours pratiquement constant quelle que

soit la quantité de carburant.

On connaît un dispositif de réglage du calage de la came à l'intérieur du corps afin que la variation de la synchronisation du début de la distribution du carburant soit compensée. Dans de nombreux cas, le dispositif est commandé à la fois par la quantité de carburant transmise au moteur

associé et par la vitesse de fonctionnement de ce moteur.

Dans les moteurs diesel modernes à grande vitesse, la plage de réglages de la came doit être élargie afin que

les problèmes posés par le retard temporel sensiblement cons-

tant entre la distribution de carburant par l'appareil et l'ou- verture de la soupape dans la buse correspondante d'injection de carburant afin que celui-ci puisse pénétrer dans le moteur,

puissent être résolus. Il existe cependant une limite en pra-

tique à l'importance du réglage de la came, parce que ce ré-

glage ne peut être efficace que pour Le réglage de la syn-

chronisation de la distribution du carburant pourvu que le passage de distribution communique avec une sortie. Si la plage

de variations de la came est agrandie, les dimensions du pas-

sage de distribution et des sorties doivent être augmentées

afin qu'ils soient en communication chaque fois qu'un plon-

geur se déplace vers l'intérieur afin qu'il distribue du car-

burant. Cet effet est donc une réduction de l'intervalle de

temps, considéré sous forme d'un nombre de degrés de rota-

tion de l'organe distributeur, pour la transmission du carbu-

rant à l'alésage.

L'invention concerne un tel appareil sous une forme

simple et commode.

Plus précisément, un appareil du type précité com-

prend selon l'invention un accouplement disposé entre un arbre d'entrainement et l'organe distributeur de manière que, lors du fonctionnement, l'arbre d'entraînement soit couplé à une partie rotative du moteur associé, l'accouplement comprenant une connexion à goujons et fentes hélioedales ou analogue, si bien que, lorsque l'organe distributeur se déplace axialement par rapport à l'arbre d'entraînement, le déplacement angulaire de l'organe distributeur par rapport à cet arbre maintient

la synch-ronisation de la distribution du carburant par l'ap-

pareil d'une manière pratiquement constante.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description qui

va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux des-

sins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en élévation latérale

d'un type connu d'appareil auquel l'invention peut s'appli-

quer;

la figure 2 est une coupe d'une partie de l'appa-

reil de la figure 1, par un autre plan radial; les figures 3 et 4 sont des coupes de parties de l'appareil des figures 1 et 2;

la figure 5 est une coupe d'une partie de l'appa-

reil de la figure 1;

la figure 6 est un graphique représentant un as-

pect du fonctionnement de l'appareil de la figure 1; la figure 7 est une vue en plan d'une partie de l'appareil de la figure 1, modifié selon l'invention; et

la figure 8 représente une autre variante.

L'appareil représenté sur la figure 1 comprend

un corps portant la référence générale 10 et qui est avanta-

geusement formé par une partie 11 en forme de coupelle qui peut être en alliage léger et dont l'extrémité ouverte est fermée par un couvercle 12, celui-ci étant formé d'acier. Le corps 10 a des pattes 13 ayant des ouvertures si bien que, lors du fonctionnement, l'appareil peut être fixé au moteur

auquel il est associé.

Le corps 11 porte un arbre rotatif 14 d'entraîne-

ment qui, lors du fonctionnement, est couplé à un organe d'en-

trainement du moteur associé si bien que l'arbre est entraîné en rotation en synchronisme avec le moteur. L'arbre 14 passe dans la chambre sensiblement cylindrique 15 délimitée par les deux parties du corps et il a une partie élargie 14a en forme de coupelle à l'intérieur de la chambre. La partie élargie a deux fentes diamétrales 16. La partie de l'arbre est creuse et, à son extrémité la plus éloignée de la partie de petit diamètre de l'arbre, la surface interne est cylindrique de section droite et est disposée autour d'un bout mâle 17 formé par le couvercle 12 du corps. Le reste de la surface interne de la partie élargie de l'arbre a une forme tronconique, dans

un but décrit dans la suite du présent mémoire. En outre, l'ar-

bre d'entraînement a un chambrage 18. Un joint 19 d'étanchéité a l'huile est formé à l'extrémité externe du corps 10 et est destiné à coopérer avec l'arbre 14, et un coussinet 20 supporte l'arbre afin qu'il puisse tourner, cet arbre étant en outre supporté par le bout mâle 17. L'arbre ne peut pas se déplacer axialement car il coopère avec une surface de butée qui est en prise avec la surface d'extrémité délimitée entre les deux parties de l'arbre. La surface de butée est délimitée par une plaque annulaire 21 qui entoure l'arbre d'entraînement qui forme en outre un dispositif de fermeture d'extrémité d'une pompe 22 d'alimentation en carburant à basse pression. Le rotor 22a de la pompe d'alimentation est porté par l'arbre 14 et

il porte lui-même des ailettes qui coopèrent avec une sur-

face disposée excentriquement sur un anneau 22b de stator qui

est porté dans une partie 11 du corps. La pompe à basse pres-

sion a une entrée 23 de carburant reliée à une entrée formée

dans un boîtier fixé à la partie 11, et une sortie 24 de car-

burant. En outre, une soupape 25 de décharge assure le main-

tien de la pression de sortie de la pompe entre des limites

voulues, cette soupape étant montée entre l'entrée et la sortie.

Un alésage 26 dans lequel est fixé un manchon 27 est formé dans le couvercle 12. Le manchon 27 loge un organe distributeur 28 mobile axialement et en rotation et dépassant dans la chambre 15, et il a une tête élargie disposée dans la chambre. Un alésage transversal 29 qui loge deux plongeurs

30 de pompage est formé dans la tête de l'organe distributeur.

L'alésage 29 communique avec un passage borgne 31 formé dans l'organe distributeur et qui est fermé de manière étanche par un bouchon à son extrémité formée dans la tête. Comme indiqué

plus clairement sur les figures 2, 3 et 4, le passage 31 com-

munique avec deux fentes longitudinales diamétrales 32 formées dans la périphérie de l'organe distributeur et communiquant avec ce passage 31 par un seul passage de connexion ou par plusieurs. Le passage 31 communique aussi avec un passage

de connexion qui aboutit dans une fente 33 formée à la péri-

phérie de l'organe distributeur et cette fente communique elle-

même avec plusieurs orifices 34 de sortie formés dans le man-

chon 27 et, comme indiqué sur la figure 2, les orifices 34 de sortie communiquent avec les sorties 35 formées dans le couvercle 12. Chaque sortie a un type classique de soupape 36 de distribution. Les fentes 32 viennent à leur tour en face

des orifices 37 d'entrée formés dans le manchon 27 et commu-

niquant avec une gorge circonférentielle 38 formée à la pé-

riphérie du manchon. La gorge 38, comme indiqué sur la fi-

gure 1, communique avec la sortie 24 de la pompe 22 à basse

pression par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 39 avan-

tageusement commandée par un dispositif électromagnétique 40.

Le cas échéant, une fente unique 32 peut avoir un nombre d'ori-

fices d'entrée égal au nombre de sorties.

Un anneau 41 de came entoure la tête de l'organe distributeur 28 et comporte, à sa surface périphérique interne,

des paires de lobes de came diamétralement opposés. Dans l'exem-

ple particulier, trois paires de lobes sont utilisées car l'ap-

pareil est destiné à transmettre du carburant à un moteur à six cylindres. En outre, l'anneau 41 de came peut se déplacer autour de l'axe de rotation de l'organe distributeur sous la

commande d'un dispositif 42 commandé par un fluide sous pres-

sion et relié à l'anneau de came par un goujon radial 43. Le

dispositif 42 comprend avantageusement un piston repoussé élas-

tiquement dans un cylindre de logement à une extrémité du-

quel un liquide sous pression peut être transmis afin qu'il agisse sur le piston et repousse celui-ci malgré l'action de

la charge élastique qui lui est appliquée.

Deux toucheaux ayant chacun un galet 44 porté dans

un patin 45, sont placés aux extrémités externes des plongeurs.

Les toucheaux sont retenus axialement par rapport à l'organe distributeur par deux plaques latérales 46, 47 qui sont fixées aux faces latérales de la tête de l'organe distribiteur. Les

plaques latérales ont avantageusement une forme annulaire com-

me représenté sur la figure 5 et elles ont deux languettes 48 dépassant vers l'extérieur, se logeant dans les fentes 16 formées dans la partie élargie de l'arbre d'entraînement, ces fentes 16 et les languettes 48 formant un accouplement et étant destinées à transmettre le mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement à l'organe distributeur tout en permettant un déplacement axial relatif Les patins 45 sont aussi places dans les fentes 16 et le mouvement de rotation se transmet

directement aux patins depuis l'arbre d'entraînement. En ou-

tre, les faces circonférentielles latérales des patins ont des saillies circonférentielles 49 dont les surfaces radiale- ment e:xternes sont inclinées afin qu'elles coopèrent avec la surface inclinée formée à la surface interne de la partie élargie

de l'arbre 14.

Lors du fonctionnement, lorsque le carburant par-

vient à l'alésage 29, à la suite de la disposition d'une gcrge

32 en face d'un passage 37 d'entrée, les plongeurs 30 se dé-

placent vers l'extérieur sous l'action du carburant sous pres-

sion et déplacent ainsi vers l'extérieur les patins 45 et les

galets 44. Ce déplacement vers l'extérieur est limité par con-

tact des surfaces inclinées des patins et de l'arbre, et le

déplacement axial de l'organe distributeur permet la modifi-

cation de ce déplacement vers l'extérieur. Ainsi, la quantité

de carburant transmise à l'alésage 29 peut être réglée et dé-

termine à son tour la quantité de carburant transmise par une

sortie lorsque les plongeurs 30 sont déplacés vers l'inté-

rieur par une paire de lobes de came.

La position axiale de l'organe distributeur peut

être modifiée mécaniquement ou hydrauliquement. Dans l'arran-

gement décrit, la variation est obtenue par modification de 23 la pression dans une chambre 50 délimitée par l'extrémité de l'alésage 26 dans le couvercle 12. L'extrémité de l'alésage 26 est fermée par un couvercle et du carburant sous pression parvient à la chambre 50 par un orifice 51 de rétrécissement

formé dans le manchon 27. L'orifice communique avec la sor-

tie 24 de la pomme 22. Le carburant peut s'échapper de la cham-

bre 50 si bien que la pression dans celle-ci peut être réglée, à l'aide d'une soupape 52 à commande électromagnétique. En

outre, l'organe distributeur est repoussé par un ressort hé-

licoidal 53 de compression logé dans le trou borgne 18 formé dans l'arbre 14. Le ressort 53 prend appui contre l'arbre et l'organe distributeur et repousse ce dernier en sens inverse de l'action du carburant sous pression dans la chambre 50,

agissant sur l'organe distributeur.

La variation de la pression dans la chambre 50

à l'aide de la soupape 52 permet la modification de la po-

sition axiale de l'organe distributeur et en conséquence la quantité de carburant transmise chaque fois que les plongeurs

se déplacent vers l'intérieur peut être modifiée.

Pour un réglage axial déterminé de l'organe distri-

buteur et si l'on néglige les fuites, la quantité de carburant transmise par les plongeurs reste identique dans toute la plage de vitesses du moteur associé et un transducteur donne une

indication du réglage axial de l'organe distributeur.

La figure 6 représente le profil d'un lobe de came, la flèche indiquant le sens de déplacement du galet par rapport au lobe lors du fonctionnement de l'appareil. Le lobe a un flanc antérieur 53 et un flanc postérieur qui a une première

partie 54 et une seconde 55 séparées par un palier 56. La mon-

tée du galet et en conséquence du plongeur correspondant au déplacement vers l'intérieur se termine à la crête du lobe mais le début du mouvement vers le haut dépend de la position du galet avant qu'il frappe le flanc antérieur. La position

repérée par la référence 57 correspond à la distribution ma-

ximale de carburant et celle qui est indiquée par la réfé-

rence 58 correspond à une distribution faible ou minimale.

On note que plus la quantité de carburant est faible et plus

le début de la distribution de carburant au moteur est tardif.

Ce phénomène peut être compensé par déplacement angulaire de l'anneau de came mais il faut que l'angle pendant lequel la

fente 33 communique avec un orifice 34 soit agrandi, cet an-

gle étant repéré par la référence 59. S'il faut une plus gran-

de variation de distribution pour les moteurs à grande vi-

tesse, l'angle pendant lequel la fente est en face de l'ori-

fice doit être encore agrandi. Dans une pompe destinée à trans-

mettre le carburant à un moteur à six cylindres, il ne reste

pas suffisamment de temps pour que l'alésage soit rempli.

Ce problème est résolu comme représenté sur la figure 7 par modification de l'accouplement constitué par les

fentes 16 et les languettes 48 de manière que, lorsque l'or-

gane distributeur se déplace axialement afin que la quantité

de carburant varie, le déplacement angulaire relatif de l'ar-

bre et de l'organe distributeur suffise pour que le moment

de la distribution du carburant reste pratiquement constant.

Comme indiqué sur la figure 7, les patins 60.

et les languettes 48 sont placés dans des fentes hélicoida-

les 61, les patins étant fixés axialement par rapport à l'or-

gane distributeur comnre dans l'exemple de la figure 1. L'an-

neau de came peut encore être mobile angulairement en fonction

de la vitesse afin que le retard fixe précité entre la distri-

bution du carburant par l'appareil et l'injection dans le moteur soient compensées. En outre, une certaine variation de la synchronisation de l'injection de carburant dans le moteur avec la vitesse peut être nécessaire et elle peut

être assurée par le mécanisme de réglage à came.

La figure 8 représente une variante dans laquelle le débit initial de distribution de carburant dans le moteur

associé peut être modifié en fonction de la vitesse de fonc-

tionnement du moteur.

Le t-bit initial de distribution de carburant est modifié par déplacement vers l'intérieur de l'un des plongeurs 30 avant l'autre. L'opéation est réalisée par déplacement plus important d'un plongeur vers l'extérieur

alors que du carburant est transmis à l'alésage 29, par rap-

port à l'autre plongeur. Comme un seul plongeur se déplace vers l'intérieur et si l'on suppose que les deux plongeurs ont le même diamètre, le débit de distribution de carburant est égal à la moitié de celui qui est obtenu lorsque les

deux plongeurs avancent.

Le réglage du déplacement vers l'extérieur du premier plongeur (plongeur inférieur sur la figure 8) est assuré par un organe 62 qui peut coulisser dans un guide

hélicoïdal et qui délimite les surfaces inclinées qui coo-

pèrent avec les surfaces inclinées du patin 60. La position de l'organe 62 est déterminée par une tige-poussoir 63 qui peut coulisser avec une ouverture formée dans la base de l'organe en forme de coupelle. Un anneau 64 mobile axialement est placé dans le boîtier de l'appareil et sa position est déterminée par un culbuteur 65 qui coopère avec une autre tige-poussoir 66 par une première extrémité et dont l'autre extrémité est au contact d'une surface de came formée sur la face latérale de l'anneau 41 de came. Comme la position

angulaire de l'anneau 41 ne dépend que de la vitesse du mo-

teur associé, la position axiale de l'anneau 64 et en con-

séquence de l'organe 62 aussi. En conséquence, la quantité de carburant transmise avec un débit réduit varie avec la

vitesse du moteur associé. Le pivot 67 autour duquel le cul-

buteur est monté est réglable. Il faut noter que, pour un réglage axial fixe de l'organe distributeur, si la position axiale de l'organe 62 est modifiée, la quantité totale de carburant transmise par l'appareil est aussi modifiée. Ce phénomène peut être corrigé par réglage de la position axiale

de l'organe distributeur.

Comme décrit précédemment, lorsqu'un plongeur se déplace vers l'intérieur, les forces agissant sur l'organe 14a en en forme de coupelle et aussi sur l'anneau 41 de came ne sont plus équilibrées si bien qu'il apparaît une usure excessive de l'arbre et de l'alésage dans lequel il se trouve ainsi que de l'anneau de came et du corps placé autour. Dans une construction utile en pratique, deux paires de plongeurs

sont donc utilisées avec les toucheaux et organes 62 associés.

Les organes 62 sont placés diamétralement de manière que les deux plongeurs qui se déplacent vers l'intérieur avant les deux autres soient aussi diamétralement opposés. En conséquence, les forces agissant sur l'organe en forme de

coupelle et l'anneau de came sont équilibrées.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Appareil de pompage pour injection de carburant,

caractérisé en ce qu'il comprend un organe distributeur rota-

tif (28) destiné à coulisser axialement et placé dans un corps (,6) disposé autour ce lui,cet organe étant destiné à tour-

ner en synchronisme avec un moteur associé lors du fonction-

nement, un alésage (29) formé dans l'organe distributeur et un plongeur (30) destiné à coulisser dans l'alésage, un passage de distribution formé dans l'organe distributeur et destiné à cormmuniquer tour à tour avec plusieurs orifices

de sortie formés dans le corps pendant les déplacements suc-

cessifs du plongeur vers l'intérieur, ie passage de distribu-

tion communiquant avec l'alésage afin que le carburant déplacé par le plongeur parvienne à un orifice de sortie, une came (41) destinée à déplacer le plongeur vers l'intérieur lors de la rotation de l'organe distributeur, un dispositif (22) de distribution de carburant à l'alésage afin qu'il provoque le déplacement du plongeur (30) vers l'extérieur, un dispositif de butée destiné à régler l'amplitude du déplacement du plongeur vers l'eterier et destiné à faire varier cette amplitude en fonction de la position axiale de l'organe distributeur afin que la quantité de carburant transmise par l'appareil au moteur soit réglée, et un accouplement placé entre un arbre d'entraînement (14) et l'organe distributeur (28), l'arbre étant couplé à une partie rotative du moteur associé lors du fonctionnement, l'accouplement comprenant une connexion à goujons et fentes hélicoïdales cu analogue de manière que, lorsque l'organe distributeur (28) se déplace axialement par rapport à l'arbre d'entrainement, l'organe distributeur subisse un déplacement angulaire par rapport

à l'arbre et maintienne pratiquement constante la synchro-

nisation de la distribution du carburant par l'appareil.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce que l'accouplement comporte un organe en forme de cou-

pelle (14a) formé sur l'arbre d'entraînement (14) ou fixé à celui-ci et entourant la partie de l'organe distributeur (28) dans laquelle l'alésage (29) est formé, la fente étant réalisée dans l'organe en forme de coupelle, un toucheau de came étant placé dans la fente, une surface inclinée étant délimitée à la surface périphérique interne de l'organe en forme de coupelle, un toucheau de came (44) étant placé dans la fente, des surfaces délimitées sur le toucheau de came

étant destinées à coopérer avec la surface interne de l'or-

gane en forme de coupelle (14a) afin que le déplacement vers l'extérieur du toucheau de came et du plongeur soit limité, et des languettes <48) placées dans la fente

dépassant de l'organe distributeur et étant placées aux extré-

mités opposées des toucheaux de came.

3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un plongeur (30) placé dans un alésage supplémentaire, un organe mobile axialement (62) porté par l'organe en forme de coupelle (14a) et destiné

à coulisser dans une fente hélicoïdale ou analogue, un tou-

cheau supplémentaire de came associé au plongeur supplémen-

taire, l'organe mobile axialement délimitant une surface

destinée à coopérer avec des surfaces du toucheau supplémen-

taire de came afin que le déplacement vers l'extérieur du plongeur supplémentaire soit limité, et un dispositif (62)

de réglage de la position axiale de l'organe mobile axialement.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de la position axiale de l'organe mobile axialement (62) comporte une tringlerie commandée par une surface de came délimitée sur un anneau (41) de came, ce dernier étant réglable angulairement en

fonction de la vitesse du moteur associé.