FR2497876A1 - FUEL INJECTION DEVICE AND METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif et procédé d'injection de carburant pour moteur àFuel injection device and method for engine
combustion interne.internal combustion.
La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé d'injection de carburant pour moteur à combustion interne en particulier pour moteur Diesel, permettant à la fois un prédosage de la quantité de carburant injecté par cylindre et une amplification de la pression d'injection. La commande du dispositif d'injection peut se faire de manière The present invention relates to a device and a fuel injection method for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, allowing both a pre-dose of the quantity of fuel injected per cylinder and an amplification of the injection pressure. . The control of the injection device can be done
aisée par des moyens électroniques. easy by electronic means.
L'injection de carburant à pression constante en parti- Fuel injection at constant pressure, especially
culier dans les moteurs Diesel, nécessite la présence de carburant à haute pression autour de l'aiguille d'injection afin de permettre l'obtention d'une haute pression d'injection dès l'ouverture de l'aiguille. Cette haute pression autour de l'aiguille à la fermeture de l'injecteur entraîne un risque d'injections parasites dues à des phénomènes de rebond de l'aiguille de l'injecteur. Par ailleurs, dans les systèmes d'injection à pression constante, on rencontre des difficultés pour la mise au point d'un organe unique de commande de la pression d'asservissement de l'aiguille d'injection, qui soit suffisamment rapide pour assurer une bonne régularité dans les mouvements de l'aiguille de l'injecteur pour les faibles quantités de carburant injecté. Il est également nécessaire de prévoir, dans les systèmes d'injection à pression constante, un organe limiteur de débit afin d'éviter tout afflux de carburant dans la chambre de combustion en cas de défaillance In diesel engines, it requires the presence of high-pressure fuel around the injection needle in order to obtain a high injection pressure as soon as the needle is opened. This high pressure around the needle at the closure of the injector leads to a risk of parasitic injections due to bounce phenomena of the needle of the injector. Moreover, in the constant pressure injection systems, difficulties are encountered in developing a single control member for the servo control pressure of the injection needle, which is fast enough to ensure good regularity in the movements of the needle of the injector for the small quantities of fuel injected. It is also necessary to provide, in the constant pressure injection systems, a flow limiting device in order to avoid any fuel influx into the combustion chamber in the event of failure.
de l'injecteur.of the injector.
Lorsque le système d'injection comprend des moyens de prédosage avec amplification de pression au moyen d'un piston différentiel, on constate que la pression d'injection est fonction, pour les faibles charges, de la quantité injectée, en raison du temps de réponse des pistons de commande et de When the injection system comprises means for pre-dosing with pressure amplification by means of a differential piston, it can be seen that the injection pressure is a function, for the small loads, of the quantity injected, because of the response time. control pistons and
refoulement du carburant dans l'injecteur. delivery of the fuel into the injector.
La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé d'injection de carburant qui permette d'éliminer ces inconvénients et qui réunisse les avantages de l'injection à pression constante et de l'injection prédosée. C'est ainsi que dans le dispositif d'injection selon l'invention, le carburant à injecter se trouve soumis à la haute pression autour de l'aiguille de l'injecteur laquelle est pilotée par un piston qui peut être soumis à la haute pression d'un fluide de com- mande. Selon l'invention, on effectue en outre le prédosage de The present invention relates to a device and a fuel injection method which eliminates these disadvantages and which combines the advantages of constant pressure injection and pre-dosed injection. Thus, in the injection device according to the invention, the fuel to be injected is subjected to the high pressure around the needle of the injector which is controlled by a piston which can be subjected to high pressure. of a control fluid. According to the invention, the pre-dosing of
la quantité de carburant à injecter ce qui permet la détermi- the quantity of fuel to be injected, which allows the determination
nation avec grande précision de cette quantité de carburant à basse pression. Enfin, le carburant prédosé est soumis à une nation with high accuracy of this amount of fuel at low pressure. Finally, the pre-dosed fuel is subject to
augmentation de pression avec amplification de pression permet- pressure increase with pressure amplification allows
tant d'obtenir une haute pression d'injection à partir d'une so much to get a high injection pressure from a
pression de commande moyenne.average control pressure.
Le dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne selon l'invention comporte une chambre d'injection obturée par une aiguille d'injecteur. L'injecteur est soumis à l'action d'un ressort de fermeture et à l'action d'une pression de fluide hydraulique régnant dans une chambre dite chambre de décharge. Ces deux actions s'ajoutent afin de The fuel injection device for an internal combustion engine according to the invention comprises an injection chamber closed by an injector needle. The injector is subjected to the action of a closing spring and the action of a hydraulic fluid pressure prevailing in a chamber called discharge chamber. These two actions are added in order to
solliciter l'aiguille de l'injecteur en direction de sa posi- solicit the needle of the injector towards its posi-
tion de fermeture en contact avec son siège. Selon l'inven- closure in contact with its seat. According to the invention
tion, le dispositif d'injection comprend un système de com- the injection device comprises a system of
mande à deux pistons différentiels solidaires l'un de l'autre. with two differential pistons integral with each other.
Un piston de refoulement délimite une chambre de dosage en communication avec la chambre d'injection de l'injecteur et A delivery piston defines a metering chamber in communication with the injection chamber of the injector and
alimentée en carburant à une pression intermédiaire ou pres- supplied with fuel at an intermediate pressure or
sion de gavage. Par ailleurs, un piston de commande de sec- feeding. In addition, a control piston of
tion supérieure à celle du piston de refoulement, constituant la deuxième partie du système de piston différentiel, délimite une chambre de commande qui peut être soumise à une haute higher than that of the discharge piston, constituting the second part of the differential piston system, delimits a control chamber which can be subjected to a high
pression de commande par l'intermédiaire d'un système d'élec- control pressure through an electrical system.
trovanne à trois voies, cette haute pression étant supérieure à la pression intermédiaire de gavage précitée. Le dispositif comprend en outre des moyens de commande afin de décharger, c'est-à-dire de placer à la pression zéro ou basse pression, la chambre de décharge dont la pression agit sur l'aiguille de three-way trovanne, this high pressure being greater than the aforementioned intermediate feeding pressure. The device further comprises control means for discharging, that is to say placing at zero pressure or low pressure, the discharge chamber whose pressure acts on the needle of
l'injecteur, lorsque la quantité de carburant dosée se trou- the injector, when the quantity of fuel dosed is
vant dans la chambre de dosage a été soumise à la pression d'injection par l'action de la haute pression de commande sur in the dosing chamber was subjected to the injection pressure by the action of the high control pressure on
le piston de commande délimitant la chambre de commande. the control piston delimiting the control chamber.
La chambre de décharge dont la pression agit sur l'ai- The discharge chamber whose pressure acts on the
guille de l'injecteur est soumise avant la phase d'injection à l'action de la haute pression de la commande. Selon l'inven- tion, les dimensions de la chambre de décharge ainsi que les caractéristiques de l'injecteur sont telles que l'aiguille reste sur son siège en position de fermeture lorsque la guille of the injector is subjected before the injection phase to the action of the high pressure of the control. According to the invention, the dimensions of the discharge chamber as well as the characteristics of the injector are such that the needle remains on its seat in the closed position when the
chambre d'injection se trouve à la pression d'injection ré- injection chamber is at the injection pressure
gnant dans la chambre de dosage. Cette situation se présente lorsque la haute pression de commande s'exerce sur le piston in the dosing chamber. This situation arises when the high control pressure is exerted on the piston
de commande délimitant la chambre de commande. control unit delimiting the control chamber.
La chambre d'injection peut en outre être déchargée, c'est-à-dire reliée à la pression zéro d'un réservoir de fluide hydraulique, par l'intermédiaire d'un passage découvert The injection chamber can also be discharged, that is to say connected to the zero pressure of a hydraulic fluid reservoir, via an uncovered passage
par le déplacement du système de commande à piston différen- by the displacement of the differential piston control system
tiel et notamment dans la position correspondant à la fin de tiel and in particular in the position corresponding to the end of
la phase d'injection.the injection phase.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de commande permettant de mettre en communication la In a first embodiment of the invention, the control means making it possible to put in communication the
chambre de décharge avec le réservoir comprennent une élec- discharge chamber with the tank include an elec-
trovanne à trois voies. Une restriction réglable est avanta- three-way trovanne. An adjustable restriction is
geusement interposée entre la chambre de décharge et l'élec- interposed between the discharge chamber and the electricity
trovanne à trois voies précitée.three-way trovanne mentioned above.
Dans lin autre mode de réalisation plus particulièrement adapté au cas o la quantité de carburant injectée est plus importante, les moyens de commande permettant de relier la chambre de décharge au réservoir comprennent un distributeur à tiroir piloté par la haute pression de commande et par la In the other embodiment more particularly adapted to the case where the quantity of fuel injected is greater, the control means for connecting the discharge chamber to the reservoir comprises a slide valve controlled by the high control pressure and by the
pression régnant dans la chambre de dosage. pressure prevailing in the dosing chamber.
D'une manière générale le procédé d'injection de carbu- In general, the fuel injection process
rant selon l'invention consiste à opérer successivement de la manière suivante. On maintient tout d'abord en position de fermeture l'aiguille de l'injecteur par action de la haute rant according to the invention consists in operating successively in the following manner. First, the needle of the injector is held in the closed position by the action of the high
pression de commande. Pendant ce temps, on remplit de carbu- control pressure. Meanwhile, we fill up with
rant une chambre de dosage à une pression intermédiaire infé- a dosing chamber at a lower intermediate pressure
rieure à la haute pression de comnande, et on soumet le carbu- above the high pressure of control, and the fuel is
rant ainsi prédosé contenu dans la chambre de dosage a une thus predisposed content in the dosing chamber has a
amplification de pression Jusqu'à la pression d'injection. pressure amplification Up to the injection pressure.
On supprime alors l'action de la haute pression de com- The action of the high pressure of com-
mande sur l'aiguille de l'injecteur, ce qui permet le déplace- ment de l'aiguille en position d'ouverture et l'injection de the needle of the injector, allowing the needle to move to the open position and injecting
la quantité de carburant prédosé à la pression d'injection. the amount of fuel pre-dosed at the injection pressure.
Enfin, on décharge la chambre d'injection de façon à faciliter le déplacement de l'aiguille jusqu'à sa position de Finally, the injection chamber is discharged so as to facilitate the movement of the needle to its position of
fermeture.closing.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de la descrip- The invention will be better understood when studying the description of
tion détaillée de deux modes de réalisation préférés faite à partir des dessins annexés, sur lesquels: detail of two preferred embodiments made from the attached drawings, in which:
les fig. 1 à 5 illustrent différentes phases du fonc- figs. 1 to 5 illustrate different phases of the
tionnement d'un premier mode de réalisation de l'invention à partir d'un schéma hydraulique; et tioning a first embodiment of the invention from a hydraulic diagram; and
les fig. 6 à 9 illustrent les memes phases de fonctionne- figs. 6-9 illustrate the same phases of
ment pour une variante représentée sous la forme d'un deuxième for a variant represented in the form of a second
schéma hydraulique.hydraulic diagram.
Tel qu'il est illustré sur la fig. 1, le dispositif d'injection selon l'invention comprend un injecteur 1 muni d'une aiguille d'injection 2 capable d'entrer en contact avec As illustrated in FIG. 1, the injection device according to the invention comprises an injector 1 provided with an injection needle 2 capable of coming into contact with
son siège 3 afin d'obturer le passage vers les orifices d'in- seat 3 in order to close the passage towards the orifices of
jection 4. Une chambre d'injection 5 entoure l'aiguille jection 4. An injection chamber 5 surrounds the needle
d'injection 2 et permet l'alimentation du carburant à injec- injection 2 and allows the supply of fuel injection
ter. L'aiguille 2 de l'injecteur 1 est solidaire d'un poussoir b. The needle 2 of the injector 1 is secured to a pusher
6 par l'intermédiaire d'une partie de plus grand diamètre 7. 6 through a larger diameter part 7.
L'extrémité du poussoir 6 opposée à l'aiguille 2 agit sur un piston de pilotage 8 délimitant une chambre de décharge 9. Un ressort de compression 10 agit en outre par l'intermédiaire de l'épaulement 11 sur l'aiguille 2 dans le sens tendant à fermer The end of the pusher 6 opposite the needle 2 acts on a control piston 8 delimiting a discharge chamber 9. A compression spring 10 also acts via the shoulder 11 on the needle 2 in the meaning tending to close
le passage vers les orifices d'injection 4. the passage to the injection ports 4.
Un système de commande 12 à deux pistons différentiels solidaires l'un de l'autre est monté sur le porte-injecteur A control system 12 with two differential pistons secured to each other is mounted on the injector holder
non représenté sur la figure. Le système de commande 12 com- not shown in the figure. The control system 12 com-
prend un piston de refoulement 13 de section Sr délimitant une chambre ae dosage 14. Le piston 13 est solidaire d'une tige 15 qui agit à la partie inférieure d'un piston de commande 16 de section Sc supérieure à la section Sr du piston de refoulement 13. Le piston de commande 16 délimite une chambre de commande 17. Un distributeur à tiroir 18 comporte un tiroir muni de deux portions 19 et 20 de plus grand diamètre reliées par une tige 21 qui se déplace dans un corps présentant trois chambres 22, 23 et 24 délimitées par des portées de l'alésage dudit takes a discharge piston 13 of section Sr delimiting a metering chamber 14. The piston 13 is integral with a rod 15 which acts at the bottom of a control piston 16 of section Sc greater than the section Sr of the piston of discharge 13. The control piston 16 delimits a control chamber 17. A slide valve 18 comprises a slide with two portions 19 and 20 of larger diameter connected by a rod 21 which moves in a body having three chambers 22, 23 and 24 delimited by bearings of the bore of said
corps. Par ailleurs, deux chambres d'extrémité 25 et 26 peu- body. In addition, two end chambers 25 and 26 can
vent être soumises à une pression agissant sur l'une ou be subjected to pressure acting on one or
1 0 l'autre des extrémités du tiroir du distributeur 18. Un res- The other end of the dispenser drawer 18.
sort de compression 27 est monté dans la chambre d'extrémité 25. Le carburant, par exemple du gas-oil dans le cas d'un moteur Diesel, se trouve à la pression atmosphérique dans le réservoir 28. Il est aspiré par une pompe basse pression 29 fournissant une pression maintenue constante par le régulateur Compression fate 27 is mounted in the end chamber 25. The fuel, for example gas oil in the case of a diesel engine, is at atmospheric pressure in the tank 28. It is sucked by a low pump pressure 29 providing a pressure kept constant by the regulator
monté entre la sortie de la pompe 29 et le retour au réser- mounted between the outlet of the pump 29 and the return to the
voir 28. Une pompe haute pression 31 est gavée par la pompe basse pression 29 et met le carburant à la haute pression see 28. A high pressure pump 31 is force-fed by the low pressure pump 29 and puts the fuel at high pressure
constante Pc qui peut atteindre 200 bars et qui est la pres- constant Pc which can reach 200 bars and which is the
sion de commande. La pression de commande est maintenue cons- order. The control pressure is maintained
tante par deux dispositifs régulateurs placés en série 32 et 33 entre la sortie de la pompe haute pression 31 et le retour au réservoir 28. La pression constante apparaissant entre les deux régulateurs 32 et 33 est une pression intermédiaire Pg dite pression de gavage inférieure à la haute pression de commande Pc. Le carburant à la pression de gavage peut donc aunt by two regulating devices placed in series 32 and 33 between the output of the high pressure pump 31 and the return to the tank 28. The constant pressure occurring between the two regulators 32 and 33 is an intermediate pressure Pg called gavage pressure lower than the high pressure control Pc. The fuel at the booster pressure can therefore
pénétrer par un ajutage d'amortissement 34 et un clapet anti- enter through a damping nozzle 34 and a check valve
retour 35 monté dans la canalisation 36 jusque dans la partie return 35 mounted in line 36 to the part
basse de la chambre de dosage 14.bottom of the dosing chamber 14.
Le carburant à la haute-pression de commande Pc alimente par la canalisation 37 un accumulateur hydraulique 38, la chambre 22 du distributeur à tiroir 18 ainsi que la chambre d'extrémité 26 du même distributeur par l'intermédiaire d'une électrovanne à trois voies 39 montée dans la canalisation de dérivation 40. Le carburant à haute pression peut passer de la chambre 22 dans la chambre 23 selon la position du tiroir et alimenter par la canalisation 41, la chambre de commande 17 du The fuel at the high-pressure control Pc feeds via line 37 a hydraulic accumulator 38, the chamber 22 of the slide valve 18 and the end chamber 26 of the same distributor via a three-way solenoid valve. 39 mounted in the bypass line 40. The high-pressure fuel can pass from the chamber 22 in the chamber 23 according to the position of the slide and feed through the pipe 41, the control chamber 17 of the
système de commande 12 à piston différentiel. control system 12 with a differential piston.
Le carburant à la haute pression de commande P est The fuel at the high pressure control P is
également amené par la canalisation 42 à une deuxième électro- line 42 to a second electro-
vanne à trois voies 43 reliée par un ajutage réglable 44 à la three-way valve 43 connected by an adjustable nozzle 44 to the
chambre de décharge 9 de l'injecteur 1. discharge chamber 9 of the injector 1.
La partie basse de la chambre de dosage 14 est reliée par The lower part of the metering chamber 14 is connected by
la canalisation 45, 46 à la chambre d'injection 5. the pipe 45, 46 to the injection chamber 5.
La chambre d'extrémité 27 du distributeur 18 est reliée par la canalisation 47 à la canalisation 48 de retour au The end chamber 27 of the distributor 18 is connected by the line 47 to the line 48 back to the
réservoir 28. Il en est de même de la chambre 24 du distri- 28. The same is true of Chamber 24 of the
buteur 18 par l'intermédiaire d'un gicleur d'amortissement 49. scorer 18 via a damping nozzle 49.
Le côté tige du piston de commande 16 est également relié par la canalisation 48a, 48 au réservoir 28. Il en est de même du côté tige du piston de pilotage 8 de l'injecteur 1 par la The rod side of the control piston 16 is also connected by the pipe 48a, 48 to the reservoir 28. It is the same on the rod side of the pilot piston 8 of the injector 1 by the
canalisation 8a ainsi que de la troisième voie des deux élec- channel 8a as well as the third channel of the two elec-
trovannes à trois voies 39 et 43 par les canalisations 48 et 43a. L'alésage à l'intérieur duquel peut se déplacer le piston de refoulement 13 comporte dans sa partie basse une ouverture communiquant avec la canalisation 45 et dans sa partie haute three-way trovannes 39 and 43 through the lines 48 and 43a. The bore inside which the discharge piston 13 can move has in its lower part an opening communicating with the pipe 45 and in its upper part
une ouverture communiquant avec une canalisation 50. L'écar- an opening communicating with a pipe 50. The
tement de ces deux ouvertures est tel qu'en position de repos, these two openings is such that in the rest position,
le piston de refoulement 13 découvre l'ouverture de la cana- the discharge piston 13 discovers the opening of the
lisation 50 et obture l'ouverture de la canalisation 45. Les deux canalisations 45 et 50 sont connectées à la chambre d'injection 5. En position de repos, la canalisation 50 et de ce fait la chambre d'injection 5 se trouvent en communication avec le côté tige du piston de commande 16 c'est-à-dire avec 50 and 50 closes the opening of the pipe 45. The two pipes 45 and 50 are connected to the injection chamber 5. In the rest position, the pipe 50 and thus the injection chamber 5 are in communication with the rod side of the control piston 16 that is to say with
la basse pression du réservoir de fluide 28 par l'interm6- the low pressure of the fluid reservoir 28 through
diaire de la canalisation de retour 48a, 48. of the return line 48a, 48.
La fig. 1 qui vient d'être décrite illustre la position Fig. 1 just described illustrates the position
des différents éléments du dispositif d'injection selon l'in- different elements of the injection device according to the in-
vention lors de la phase de repos. On va maintenant décrire les différentes phases du fonctionnement en se référant aux vention during the rest phase. The different phases of operation will now be described with reference to the
fig. 2 à 5.Fig. 2-5.
Sur toutes ces figures o les éléments identiques portent les mêmes références, le passage du carburant à travers les deux électrovannes 39 et 43 est schématisé par les triangles noirs qui correspondent à la position d'ouverture faisant communiquer deux voies des électrovannes respectives. En position de repos telle que représentée sur la fig. 1, l'électrovanne à trois voies 39 laisse pénétrer le carburant à la haute pression de commande Pc dans la chambre inférieure 26 du distributeur 18 dont la face supérieure est en appui sur le ressort de compression 27. Celui-ci est choisi de telle sorte que la force développée par la haute pression de commande Pc dans la chambre inférieure 26 soit supérieure à celle du ressort. Le tiroir du distributeur 18 se trouve donc déplacé dans une position telle qu'il permette la communication entre les chambres 22 et 23 comme représenté sur la fig. 1. La chambre de commande 17 se trouve remplie de carburant à la In all these figures where the identical elements bear the same references, the passage of the fuel through the two solenoid valves 39 and 43 is shown schematically by the black triangles which correspond to the opening position making two channels communicate respective solenoid valves. In the rest position as shown in FIG. 1, the three-way solenoid valve 39 allows the fuel to enter the high control pressure Pc in the lower chamber 26 of the distributor 18 whose upper face bears on the compression spring 27. The latter is chosen so that that the force developed by the high control pressure Pc in the lower chamber 26 is greater than that of the spring. The dispenser slide 18 is thus moved in a position such that it allows communication between the chambers 22 and 23 as shown in FIG. 1. The control chamber 17 is filled with fuel at the
haute pression de commande P par l'intermédiaire de la cana- high pressure control P through the can
lisation 41. La chambre de refoulement 14 présente un volume minimal, le piston de refoulement 13 la remplissant presque complètement compte tenu de la position basse du système de 41. The delivery chamber 14 has a minimum volume, the discharge piston 13 filling it almost completely in view of the low position of the delivery system.
piston différentiel 12.differential piston 12.
Toujours dans cette position de repos, l'électrovanne à trois voies 43 est commandée de façon à soumettre la chambre de décharge 9 à la haute pression de commande Pc à travers l'ajutage 44 de façon que l'aiguille 2 de l'injecteur 1 soit Still in this rest position, the three-way solenoid valve 43 is controlled so as to subject the discharge chamber 9 to the high control pressure Pc through the nozzle 44 so that the needle 2 of the injector 1 is
maintenue en position fermée.kept in closed position.
La fig. 2 illustre la phase de prédosage du carburant à injecter. L'électrovanne 39 est commandée de façon à mettre en Fig. 2 illustrates the pre-dosing phase of the fuel to be injected. The solenoid valve 39 is controlled so as to
communication la chambre 26 du distributeur 18 avec la canali- communicating the chamber 26 of the distributor 18 with the canali-
sation 48 de retour au réservoir 28. Sous l'action du ressort 27, le tiroir du distributeur 18 se déplace donc de façon à 48 under the action of the spring 27, the dispenser spool 18 thus moves so as to
mettre en communication les chambres 23 et 24 mettant égale- connect rooms 23 and 24, which also
ment en communication par l'intermédiaire de l'ajutage 49 la in communication through the nozzle 49 the
chambre de commande 17 avec le réservoir 28 par l'intermé- control chamber 17 with the tank 28 through
diaire des canalisations 41 et 48.41 and 48.
La chambre de dosage 14 est soumise à la pression de gavage P. Lorsque la pression régnant dans la chambre de commande 17 atteint une valeur inférieure à P x Sr/Sc le g système de piston différentiel 12 remonLe sous l'effet de la pression de gavage Pg dans la chambre 14. Du carburant pénètre donc dans la chambre de dosage 14 provenant de la canalisation 36. Lors de cette phase, les ajutages 49 et 34 permettent d'amortir le mouvement du système de piston différentiel 12 The metering chamber 14 is subjected to the booster pressure P. When the pressure in the control chamber 17 reaches a value below P x Sr / Sc, the differential piston system 12 is returned under the effect of the pressure. Pg feeding in the chamber 14. Fuel therefore enters the metering chamber 14 from the pipe 36. During this phase, the nozzles 49 and 34 allow to damp the movement of the differential piston system 12
afin d'éviter toute oscillation.to avoid any oscillation.
Dans cette phase, l'électrovanne à trois voies 43 reste dans la position initiale, la haute pression de commande P régnant donc dans la chambre de décharge 9 ce qui maintient In this phase, the three-way solenoid valve 43 remains in the initial position, the high control pressure P thus prevailing in the discharge chamber 9 which maintains
l'aiguille 2 de l'injecteur 1 en position fermée. the needle 2 of the injector 1 in the closed position.
La fig. 3 illustre la phase d'accumulation. Lorsque la quantité de combustible correspondant à celle que l'on désire injecter a pénétré dans la chambre de dosage 14, la tension d'alimentation électrique de l'é!ectrovanne 39 est coupée comme illustré sur la fig. 3. La haute pression de commande PC Fig. 3 illustrates the accumulation phase. When the amount of fuel corresponding to that which it is desired to inject has entered the metering chamber 14, the supply voltage of the solenoid valve 39 is cut off as illustrated in FIG. 3. The high pressure control PC
pénètre à nouveau dans la chambre d'extrémité 26 du distribu- penetrates again into the end chamber 26 of the
teur 18 qui se déplace de façon à mettre en communication les chambres 22 et 23 soumettant à nouveau la chambre de commande 17 à la haute pression de commande Pc par l'intermédiaire de la canalisation 41. La quantité de combustible prédosée se trouvant dans la chambre de dosage 14 est donc mise à une pression d'injection amplifiée égale à la pression Pr = Pc x Sc/Sr. Le carburant ne peut s'écouler en direction de l'injecteur 1 étant donné que la haute pression de commande 18, which moves to communicate the chambers 22 and 23 again subjecting the control chamber 17 to the high control pressure Pc via the pipe 41. The amount of pre-measured fuel in the chamber assay 14 is therefore put at an amplified injection pressure equal to the pressure Pr = Pc x Sc / Sr. Fuel can not flow to Injector 1 since the high control pressure
Pc règne toujours dans la chambre de décharge 9, l'électro- PC still reigns in the discharge chamber 9, the electro-
vanne 43 restant dans la position initiale. Le carburant se valve 43 remaining in the initial position. The fuel is
trouvant dans l'accumulateur 38 permet de faciliter le rem- located in the accumulator 38 facilitates the replacement
plissage de la chambre de commande 17 malgré un débit ins- pleating of the control chamber 17 despite an instantiated
tantané important.tantané important.
On choisit les dimensions de la chambre de décharge 9 de sorte que sa section Sd ainsi que la structure de l'injecteur The dimensions of the discharge chamber 9 are chosen so that its section Sd and the structure of the injector
et notamment la force du ressort 10 soient telles que l'ai- and in particular the strength of the spring 10 are such that the
cguille 2 reste en position de fermeture même lorsque la 2 remains in the closed position even when the
chambre d'injection 5 se trouve soumise à la pression d'in- injection chamber 5 is subject to the pressure of in-
jection qui règne alors dans la chambre de dosage 14. Il suffit en effet que l'on ait l'inégalité suivante: P x Sd + Fr> Pr(Sa - Ss) o F est la force développée par le ressort 10, Sa est la section de la portion 7 et Ss est la section de la portion de Then, it is sufficient that the following inequality be obtained: P x Sd + Fr> Pr (Sa-Ss) where F is the force developed by the spring 10, Sa is the section of the portion 7 and Ss is the section of the portion of
l'aiguille 2 en contact avec son siège 3. the needle 2 in contact with its seat 3.
La fig. 4 illustre la phase d'injection. L'électrovanne 39 reste dans la position illustrée sur la fig. 3. Suivant le calage nécessité par le fonctionnement du moteur thermique, on met sous tension à un instant précis l'électrovanne 43 de façon à la commander pour mettre en communication la chambre de décharge 9 par l'intermédiaire de l'ajutage réglable 44 avec le réservoir 28 par l'intermédiaire de la canalisation Fig. 4 illustrates the injection phase. The solenoid valve 39 remains in the position shown in FIG. 3. According to the setting required by the operation of the heat engine, it is turned on at a precise instant the solenoid valve 43 so as to control it to communicate the discharge chamber 9 via the adjustable nozzle 44 with the tank 28 via the pipe
43a. Lorsque la pression Pd régnant dans la chambre de dé- 43a. When the pressure Pd prevailing in the chamber of de-
charge 9 chute de sa valeur initiale égale à la haute pression load 9 drop from its initial value equal to the high pressure
de commande Pc jusqu'à une valeur telle que l'on ait la rela- Pc to a value such that we have the rela-
tion suivante: Pr (Sa Ss Fr > Pd x Sd, following: Pr (Sa Ss Fr> Pd x Sd,
l'aiguille 2 de l'injecteur 1 se soulève et l'injection com- the needle 2 of the injector 1 is lifted and the injection
mence à une pression d'injection Pi qui est égale à la pres- mence at an injection pressure Pi which is equal to the pressure
sion Pr régnant dans la chambre de dosage 14. Sous l'effet de la haute pression de commande Pc agissant sur le piston de commande 16, le piston de refoulement 13 refoule la quantité de carburant prédosée se trouvant dans la chambre de dosage 14 Prion Pr reigning in the metering chamber 14. Under the effect of the high control pressure Pc acting on the control piston 16, the delivery piston 13 delivers the amount of fuel pre-dosed in the metering chamber 14
vers la chambre d'injection 5 par les canalisations 45 et 46. to the injection chamber 5 through the pipes 45 and 46.
L'ajutage variable 44 permet de régler la vitesse de la chute de pression dans la chambre de décharge 9 et donc de régler la rapidité du mouvement de levée de l'aiguille 2 de The variable nozzle 44 makes it possible to regulate the speed of the pressure drop in the discharge chamber 9 and thus to adjust the speed of the lifting movement of the needle 2
l'injecteur. Une action sur la restriction formée par l'aju- the injector. An action on the restriction formed by the
tage 44 permet donc de modifier aisément la loi d'injection. Stage 44 thus makes it possible to easily modify the injection law.
La fig. 5 illustre la phase correspondant à la fin de Fig. 5 illustrates the phase corresponding to the end of
l'injection. Les deux électrovannes 39 et 43 restent initia- injection. The two solenoid valves 39 and 43 remain
lement dans les positions illustrées sur la fig. 4. Lorsque la quantité de carburant prédosée se trouvant dans la chambre de dosage 14 a été complètement refoulée, la face inférieure du piston de refoulement 13 vient obturer l'ouverture de la in the positions shown in fig. 4. When the amount of pre-dosed fuel in the metering chamber 14 has been completely discharged, the underside of the delivery piston 13 closes the opening of the
canalisation 45 reliant la chambre de dosage 14 par l'inter- pipe 45 connecting the metering chamber 14 through
médiaire de la canalisation 46 à la chambre d'injection 5. Les dimensions du piston de refoulement 13 ainsi que l'écartement des ouvertures communiquant avec les canalisations 45 et 50 sont telles qu'en même temps la face supérieure du piston de The dimensions of the discharge piston 13 as well as the spacing of the openings communicating with the pipes 45 and 50 are such that at the same time the upper face of the piston of the piston
refoulement 13 découvre l'orifice de la canalisation 50 per- discharge 13 discovers the orifice of the pipe 50
mettant ainsi à la pression qui règne dans la chambre d'injec- putting pressure on the injection chamber
tion 5 de se décharger par les canalisations 46, 50, 48a et 48 en revenant au réservoir 28. L'aiguille 2 de l'injecteur l se 5 to discharge through the lines 46, 50, 48a and 48 back to the reservoir 28. The needle 2 of the injector
ferme alors sous l'effet du ressort de tarage 10. then closes under the effect of the setting spring 10.
On coupe alors l'alimentation électrique de l'électro- The power supply of the electro-
vanne à trois voies 43 qui se remet dans la position illustrée sur la fig. 1 permettant à la haute pression Pc de recharger three-way valve 43 which returns to the position shown in FIG. 1 allowing the high pressure Pc to recharge
la chambre de décharge 9. Les différents éléments du disposi- the discharge chamber 9. The various elements of the
tif se remettent dans la position illustrée sur la fig. 1. tif go back to the position shown in fig. 1.
La variante qui vient d'être décrite est plus particu- The variant which has just been described is more particularly
lièrement adaptée à une application qui nécessite l'injection d'une quantité minimale de carburant d'environ 6 mm3 par coup ce qui est le cas par exemple pour des moteurs destinés à des véhicules légers. Dans le cas o il est nécessaire d'injecter au ralenti une quantité plus importante de carburant (par exemple environ 15 à 20 mm3 par coup) c'est-à-dire pour des moteurs de véhicules industriels, on préfère remplacer comme illustré sur la fig. 6 l'électrovanne à trois voies 43 du mode de réalisation précédent par un distributeur à tiroir 51 piloté par la haute pression de commande Pc et par la pression adapted to an application that requires the injection of a minimum amount of fuel of about 6 mm3 per stroke which is the case for example for engines for light vehicles. In the case where it is necessary to inject at idle a larger amount of fuel (for example about 15 to 20 mm3 per stroke) that is to say for industrial vehicle engines, it is preferred to replace as illustrated on the fig. 6 the three-way solenoid valve 43 of the previous embodiment by a slide valve 51 controlled by the high pressure control Pc and by the pressure
de refoulement Pr régnant dans la chambre de dosage 14. delivery valve Pr prevailing in the metering chamber 14.
Dans cette variante o les éléments identiques portent les mêmes références, le tiroir du distributeur 51 comporte deux portions de plus grand diamètre 52 et 53 reliées entre elles par une tige 54 et se déplace dans un alésage comportant trois chambres 55, 56 et 57 délimitées par des portées ainsi que deux chambres de pilotage 58 et 59 pour le déplacement du tiroir. La première chambre de pilotage 58 est reliée à la haute pression de commande par la canalisation 61 qui est elle-même connectée à la canalisation 42. La canalisation 60 permet en outre de véhiculer le carburant à la haute pression In this variant where the identical elements bear the same references, the slide of the distributor 51 comprises two portions of larger diameter 52 and 53 interconnected by a rod 54 and moves in a bore having three chambers 55, 56 and 57 delimited by ranges and two control chambers 58 and 59 for moving the drawer. The first control chamber 58 is connected to the high control pressure by the pipe 61 which is itself connected to the pipe 42. The pipe 60 also allows the fuel to be conveyed at high pressure.
de commande Pc jusque dans la chambre 57. control unit Pc into the chamber 57.
La chambre 55 est reliée au réservoir 28 par l'intermé- The chamber 55 is connected to the reservoir 28 via
diaire de la canalisation 62 qui renferme un gicleur d'amortis- channel 62 which encloses a damping nozzle.
sement à restriction variable 63. La canalisation 64 relie la Variable Restriction 63. Line 64 connects the
chambre 56 à la chambre de décharge 9 de l'injecteur 1. chamber 56 to the discharge chamber 9 of the injector 1.
La deuxième chambre de pilotage 59 communique par la canalisation 65 avec un passage bas 66 débouchant dans la chambre de dosage 14 et pouvant être obturé par le piston de The second control chamber 59 communicates via the pipe 65 with a low passage 66 opening into the metering chamber 14 and can be closed by the piston of
refoulement 13 lors de son mouvement vers le bas. La canali- repression 13 during its downward movement. The canal
sation 65 communique également avec un passage haut 67 qui communique avec le côté tige du piston de commande 16 et par la canalisation 48a et 48 avec le réservoir 28. Le passage 67 peut être obturé par le piston de refoulement 13 dans son mouvement vers le haut. L'écartement des passages haut et bas 66 et 67 ainsi que la hauteur du piston 13 sont choisis de sorte que l'un des deux passages soit toujours dégagé quelle 65 also communicates with a high passage 67 which communicates with the rod side of the control piston 16 and through the pipeline 48a and 48 with the reservoir 28. The passage 67 can be closed by the discharge piston 13 in its upward movement. . The spacing of the up and down passages 66 and 67 and the height of the piston 13 are chosen so that one of the two passages is always cleared.
que soit la position du piston de refoulement 13. Par ail- regardless of the position of the delivery piston.
leurs, les orifices des conduits 45 et 50 qui relient la chambre d'injection 5 respectivement à la chambre de dosage 14 et au réservoir par l'intermédiaire de la canalisation 48a, sont chacun décalés vers le bas par rapport aux orifices des passages bas et haut 66 et 67. De cette manière, les orifices their, the orifices of the ducts 45 and 50 which connect the injection chamber 5 respectively to the metering chamber 14 and to the reservoir via the pipe 48a, are each offset downwards relative to the orifices of the low passages and 66 and 67. In this way, the orifices
des conduits 45 et 50 sont obturés par le piston de refoule- ducts 45 and 50 are closed by the pressure piston
ment 13 dans son mouvement soit le haut, soit vers le bas, après les passages bas et haut 66 et 67 respectifs. C'est 13 in its movement either upwards or downwards after the respective low and high passages 66 and 67. It is
ainsi que dans son mouvement vers le bas, le piston de refou- as well as in its downward movement, the piston of
lement 13 obture tout d'abord l'orifice communiquant avec la canalisation 66 du passage bas, puis lorsqu'il poursuit son firstly closes the orifice communicating with the channel 66 of the low passage, then when it continues its
mouvement vers le bas, l'orifice communiquant avec la canali- movement downwards, the orifice communicating with the canali-
sation 45. De la même manière, lorsque le piston de refoule- 45. In the same way, when the piston
ment 13 se déplace vers le haut, il obture tout d'abord l'ori- 13 moves upward, first closing the door.
fice de la canalisation 50 puis l'orifice du passage haut 67. Line 50 and the hole in the high passage 67.
Dans la position de repos représentée sur la fig. 6, la deuxième chambre de pilotage 59 du distributeur à tiroir 51 se trouve en communication avec la basse pression du réservoir de In the rest position shown in FIG. 6, the second control chamber 59 of the slide valve 51 is in communication with the low pressure of the reservoir of
fluide 28 par les canalisations 65 et 67 qui la font communi- fluid 28 by the pipes 65 and 67 which make it
quer avec les canalisations 48a et 48 et le réservoir 28. Dans cette position en effet, le piston de refoulement 13 découvre l'orifice du passage haut 67. La haute pression de commande Pc régnant dans la première chambre de pilotage 58 entraîne un 48 in this position, the discharge piston 13 discovers the orifice of the upstream passage 67. The high control pressure Pc prevailing in the first control chamber 58 causes a
déplacement du tiroir du distributeur 51 mettant en communica- moving the dispenser drawer 51 putting in communica-
tion les chambres 56 et 57. La haute pression de commande Pc provenant le la canalisation 60 règne donc par la canalisation 64 dans la chambre de décharge 9. Il en résulte que l'aiguille 2 de l'injecteur 1 est en position fermée. La fig. 7 illustre la phase de prédosage qui se fait comme dans la variante précédente par une action de commande sur l'électrovanne à trois voies 39. Comme précédemment, l'ouverture de l'électrovanne 39 permet le déplacement du tiroir du distributeur 18 et le remplissage de la chambre de dosage 14 à la pression de gavage Pg, le piston différentiel 12 se déplaçant vers le haut. Pendant cette phase, on notera que la deuxième chambre de pilotage 59 se trouve soumise à la pression de gavage Pg qui règne dans la chambre de dosage 14 par l'intermédiaire du passage bas 66 et de la canalisation 65. Comme précédemment, la quantité dosée se trouvant à la fin The high control pressure Pc from line 60 thus reigns through line 64 into discharge chamber 9. As a result, needle 2 of injector 1 is in the closed position. Fig. 7 illustrates the pre-dosing phase which is done as in the previous variant by a control action on the three-way solenoid valve 39. As previously, the opening of the solenoid valve 39 allows the movement of the dispenser drawer 18 and the filling from the metering chamber 14 to the feeding pressure Pg, the differential piston 12 moving upwards. During this phase, it will be noted that the second control chamber 59 is subjected to the feeding pressure Pg that prevails in the metering chamber 14 via the low passage 66 and the pipe 65. As previously, the quantity dosed at the end
de cette étape dans la chambre de dosage 14 est proportion- of this step in the metering chamber 14 is proportionally
nelle au temps d'ouverture de l'électrovanne 39. at the opening time of the solenoid valve 39.
La fig. 8 illustre la phase d'injection. Dès que l'élec- Fig. 8 illustrates the injection phase. As soon as
trovanne 39 revient dans sa position initiale ce qui entraîne trovanne 39 returns to its original position resulting in
également le retour en position de repos du tiroir du distribu- also the return to the rest position of the distribution drawer
teur 18, la haute pression de commande Pc s'établit dans la chambre de commande 17. La pression P qui règne dans la r chambre de dosage 14 croît progressivement. Dès que cette pression devient supérieure à la haute pression de commande Pc, le tiroir du distributeur 51 est amené à se déplacer sous l'action de la pression supérieure régnant dans la deuxième chambre de pilotage 59. Ce mouvement illustré sur la fig. 8 met en communication les chambres 55 et 56 du distributeur à tiroir 51. La pression régnant dans la chambre de décharge 9 peut donc chuter par l'intermédiaire des canalisations 64 et 18, the high control pressure Pc is established in the control chamber 17. The pressure P which prevails in the metering chamber 14 increases gradually. As soon as this pressure becomes higher than the high control pressure Pc, the valve spool 51 is caused to move under the action of the upper pressure prevailing in the second pilot chamber 59. This movement illustrated in FIG. 8 communicates the chambers 55 and 56 of the slide valve 51. The pressure in the discharge chamber 9 can therefore fall via the pipes 64 and
62 et l'ajuLage variable 63.62 and Variable Adjustment 63.
Compte tenu des temps de retard des différents tiroirs mobiles du distributeur 51 et du distributeur 18, la pression Given the delay times of the different movable drawers of the distributor 51 and the distributor 18, the pressure
d'injection Pi = Pc x Sc/Sr se trouve établie avant l'ouver- Injection Pi = Pc x Sc / Sr is established before opening.
ture de l'aiguille 2 de l'injecteur qui se déplace comme précédemment sous l'action de cette pression régnant dans la needle 2 of the injector which moves as before under the action of this pressure prevailing in the
chambre d'injection 5.injection chamber 5.
La fig. 9 illustre la phase correspondant au début de la fin de l'injection. Dans son mouvement vers le bas, le piston 13 découvre tout d'abord le passage haut 67. En même temps il Fig. 9 illustrates the phase corresponding to the beginning of the end of the injection. In its downward movement, the piston 13 first discovers the high passage 67. At the same time it
obture le passage bas 66. A ce moment l'ouverture de la canali- closes the low passage 66. At this moment the opening of the canali-
sation 50 est encore obturée tandis que l'ouverture de la canalisation 45 est découverte permettant la poursuite de l'injection. La haute pression de commande Pc régnant dans la 50 is still closed while the opening of the pipe 45 is discovered allowing the continuation of the injection. The high control pressure Pc prevailing in the
première chambre de pilotage 58 devient donc à nouveau prépondé- first pilot chamber 58 thus becomes again
rante sur la pression régnant dans la deuxième chambre de pilotage 59 qui se trouve reliée par les canalisations 48a et 48 au réservoir 28. Le tiroir du distributeur 51 se déplace the pressure in the second pilot chamber 59 which is connected by the lines 48a and 48 to the reservoir 28. The distributor valve 51 moves
donc à nouveau vers sa position de repos mettant en communica- so again towards his resting position putting in communica-
tion les chambres 56 et 57 et permettant à la haute pression chambers 56 and 57 and allowing the high pressure
de commande Pc de pénétrer à nouveau dans la chambre de dé- order to enter the test room again.
charge 9. Il en résulte un effort complémentaire à la ferme- 9. This results in a complementary effort to
ture de l'aiguille 2 de l'injecteur, effort qui est favorable à une find'injection très nette. Lors de la poursuite de son ture of the needle 2 of the injector, an effort that is favorable to a very clear injection. When pursuing his
mouvement vers le bas le piston 13 découvre ensuite l'ouver- downward movement the piston 13 then discovers the opening
ture de la canalisation 50 permettant la décharge de la chambre d'injection 5 et le déplacement de l'aiguille 2 vers ture of the pipe 50 allowing the discharge of the injection chamber 5 and the displacement of the needle 2 towards
sa position de fermeture.its closing position.
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