FR2711736A1

FR2711736A1 - Liquid fuel injection device for diesel engine.

Info

Publication number: FR2711736A1
Application number: FR9312678A
Authority: FR
Inventors: Melchior Jean Frederic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1995-05-05
Anticipated expiration: 2013-10-25
Also published as: WO1995012067A1; FR2711736B1; AU8063794A

Abstract

Les moyens générateurs de haute pression de combustible comportent un piston de compression différentiel (21) actionné directement par la pression du fluide moteur dans la chambre de travail (2) pour générer une haute pression de combustible dans une première cavité (17) de l'injecteur (10), des moyens de commande (33) commandant cycliquement l'ouverture et la fermeture de l'aiguille (6) de l'injecteur de façon indépendante de la haute pression de combustible. L'injecteur (4) peut être lui-même réalisé sous forme d'un tel piston différentiel.The high pressure fuel generating means comprise a differential compression piston (21) actuated directly by the pressure of the working fluid in the working chamber (2) to generate a high pressure of fuel in a first cavity (17) of the injector (10), control means (33) cyclically controlling the opening and closing of the needle (6) of the injector independently of the high fuel pressure. The injector (4) can itself be produced in the form of such a differential piston.

Description

Dispositif d'injection de combustible liquide pour moteur
Diesel.Liquid fuel injection device for an engine
Diesel.

La présente invention a trait à un dispositif d'injection de combustible liquide pour les moteurs Diesel, c'est-à-dire les moteurs à combustion interne à chambre de travail de volume variable et allumage par compression, qu'ils soient à deux ou à quatre temps. The present invention relates to a liquid fuel injection device for diesel engines, that is to say the internal combustion engines with variable volume work chamber and ignition compression, whether they are two or four times.

On sait que la qualité de l'injection du combustible, dans les moteurs Diesel, est l'un des éléments déterminants de la qualité de la combustion et, partant, de l'amélioration des rendements, de la diminution des polluants à l'échappement et de la longévité des moteurs. We know that the quality of fuel injection, in diesel engines, is one of the decisive factors in the quality of combustion and, consequently, in the improvement of yields and the reduction of exhaust pollutants. and the longevity of the engines.

Pour cela, la pression d'injection doit être très élevée, proportionnée autant que possible à la pression, variable, dans la chambre, avec une ouverture franche de l'injecteur en début d'injection et, au contraire, une fermeture douce en fin d'injection.For this, the injection pressure must be very high, proportionate as much as possible to the pressure, variable, in the chamber, with a clear opening of the injector at the beginning of injection and, on the contrary, a soft closing at the end injection.

Les hautes pressions d'injection sont désirables car elles améliorent la pulvérisation du combustible injecté par le ou les orifices d'injection et, par conséquent, la qualité de la combustion. L'injection à très haute pression pose cependant des problèmes mécaniques importants, absorbe une puissance non négligeable et exige une bonne conception du dispositif afin de réduire les jeux, les volumes et les distances du trajet du combustible dont la compressibilité entraine également des difficultés. The high injection pressures are desirable because they improve the spraying of the fuel injected by the injection orifice (s) and, consequently, the quality of the combustion. The injection at very high pressure, however, poses significant mechanical problems, absorbs significant power and requires good design of the device to reduce gaming, volumes and distances of the fuel path whose compressibility also causes difficulties.

L'obtention d'une pression d'injection, autant que possible, proportionnée à la pression des gaz dans la chambre pendant la partie du cycle où se déroule l'injection, est destinée à assurer une certaine constance des caractéristiques physiques de l'injection et à éviter que la différence entre la pression d'injection, en amont de l'orifice d'injection, et la pression dans la chambre, en aval de l'orifice d'injection, ne devienne trop faible, provoquant alors la formation de grosses gouttes de carburant ou même de jets liquides, provoquant une pénétration excessive de combustible liquide dans la chambre avec le risque d'un impact sur la paroi froide, entraînant une combustion de mauvaise qualité et par conséquent l'émission de fumées, d'imbrûlés et de substances polluantes. Dans la pratique, l'obtention d'une bonne proportionnalité est particulièrement difficile, les moteurs
Diesel dits "à haute pression moyenne effective" pouvant avoir des pressions maximales variant dans un rapport de 1 à 10 selon les régimes.The obtaining of an injection pressure, as far as possible, proportionate to the pressure of the gases in the chamber during the part of the cycle in which the injection takes place, is intended to ensure a certain constancy of the physical characteristics of the injection. and to prevent the difference between the injection pressure, upstream of the injection orifice, and the pressure in the chamber, downstream of the injection orifice, from becoming too low, thereby causing the formation of large drops of fuel or even liquid jets, causing excessive penetration of liquid fuel into the chamber with the risk of an impact on the cold wall, resulting in poor combustion and therefore the emission of fumes, unburnt and polluting substances. In practice, obtaining a good proportionality is particularly difficult.
Diesel known as "high effective average pressure" may have maximum pressures varying in a ratio of 1 to 10 depending on the regime.

L'obtention d'une ouverture franche de l'aiguille en début d'injection empêche le laminage, et donc l'injection sous basse pression, aux premiers instants de la levée de l'aiguille de l'injecteur. La fermeture douce, c'est-à-dire à vitesse d'impact limitée contre son siège, de l'aiguille est destinée, quant à elle, à éviter les rebonds et donc les irrégularités de fermeture, et à préserver la durée de vie de l'aiguille et de son siège d'étanchéité. En outre, pendant cette fermeture douce, la pression doit rester élevée pour éviter le larmoiement formant des gouttes dans les derniers instants de l'injection. On sait d'ailleurs qu'il n'est pas facile de réaliser un dispositif d'injection ayant à la fois une ouverture franche et une fermeture douce. Obtaining a clear opening of the needle at the beginning of the injection prevents rolling, and therefore injection under low pressure, at the first moments of lifting of the needle of the injector. The soft closure, that is to say at limited impact speed against its seat, the needle is intended, in turn, to avoid bouncing and thus closing irregularities, and to preserve the service life of the needle and its sealing seat. In addition, during this gentle closure, the pressure must remain high to prevent drip forming drops in the final moments of the injection. We also know that it is not easy to make an injection device having both a clear opening and a soft closure.

Les solutions techniques connues cherchant à résoudre ces divers problèmes peuvent se répartir en deux catégories. Known technical solutions seeking to solve these various problems can be divided into two categories.

La première, la plus répandue, consiste à utiliser un dispositif d'injection de "type Bosch" avec une pompe d'injection et un distributeur. Typiquement un tel dispositif comporte un arbre à cames actionnant un piston de pompe ayant deux sorties, l'une vers le corps d'injecteur avec son aiguille, l'autre constituant un orifice de décharge obturable par un distributeur. Le piston de pompe comprime le combustible, lorsque l'orifice de décharge est obturé par le distributeur, de sorte que, lorsque la pression du combustible dépasse la pression d'ouverture de l'aiguille de l'injecteur, normalement rappelée en position de fermeture par un ressort, l'aiguille se soulève jusqu'à sa butée et l'injection se produit. Lorque l'orifice de décharge est découvert par le distributeur, la pression d'injection s'effondre et l'aiguille amorce une fermeture brutale, nuisible pour le siège d'étanchéité de l'aiguille. The first, most widespread, is to use a "Bosch type" injection device with an injection pump and a distributor. Typically such a device comprises a camshaft actuating a pump piston having two outlets, one to the injector body with its needle, the other constituting a discharge port closable by a distributor. The pump piston compresses the fuel, when the discharge port is closed by the distributor, so that when the fuel pressure exceeds the opening pressure of the injector needle, normally returned to the closed position by a spring, the needle lifts up to its stop and the injection occurs. When the discharge port is discovered by the dispenser, the injection pressure collapses and the needle initiates a sudden closure, detrimental to the needle seal seat.

On peut essayer de concevoir un distributeur provoquant une diminution beaucoup plus progressive de la pression en fin d'injection, mais les dernières gouttes de combustible se trouvent alors injectées à faible pression, avec formation de gouttes de faible vitesse, absence de pulvérisation et, par conséquent, mauvaise combustion et émission de fumées.We can try to design a distributor causing a much more gradual decrease in the pressure at the end of the injection, but the last drops of fuel are then injected at low pressure, forming drops of low speed, no spray and, by therefore, poor combustion and emission of fumes.

En outre, ce type de dispositif d'injection, robuste mais cher, est très difficile à mettre en oeuvre pour des pressions d'injection très élevées, par exemple supérieures à 1 500 bars.In addition, this type of injection device, robust but expensive, is very difficult to implement for very high injection pressures, for example greater than 1500 bar.

La deuxième solution utilise un accumulateur alimenté par une pompe haute pression et communiquant en permanence avec la cavité normalement séparée de la buse d'injection par la face inférieure de l'aiguille de l'injecteur appliquée sur son siège, l'autre face, opposée, de l'aiguille pouvant être mise alternativement en communication avec l'accumulateur et avec la décharge, par le biais d'un distributeur. En position de fermeture, la face supérieure et la partie périphérique de la face inférieure de l'aiguille se trouvent à la même pression, à savoir celle de l'accumulateur, et l'aiguille est alors plaquée sur son siège. En position d'ouverture, la face supérieure de l'aiguille est mise à la décharge, de sorte que le déséquilibre des pressions provoque une ouverture rapide de l'aiguille, jusqu'à sa butée en position soulevée. The second solution uses an accumulator fed by a high-pressure pump and permanently communicating with the cavity normally separated from the injection nozzle by the underside of the needle of the injector applied to its seat, the opposite opposite side. , the needle can be alternately in communication with the battery and with the discharge, through a distributor. In the closed position, the upper face and the peripheral portion of the underside of the needle are at the same pressure, namely that of the accumulator, and the needle is then pressed onto its seat. In the open position, the upper face of the needle is discharged, so that the imbalance of pressure causes a rapid opening of the needle, until its stop in the raised position.

A la fermeture, cette face supérieure de l'aiguille est remise à la même pression que celle qui s'exerce sur la face inférieure, de sorte que l'aiguille n'est soumise qu'à la seule force de rappel du ressort. Cette solution présente des avantages car la force du ressort peut être dosée pour provoquer la fermeture douce de l'aiguille, alors que la pression d'injection reste élevée jusqu'aux derniers instants de l'injection. Cette solution n'est cependant pas exempte d'inconvénients outre le fait qu'elle est coûteuse, car elle nécessite une pompe à haute pression, le maintien du combustible stocké à haute pression dans l'accumulateur peut entraîner un déversement de combustible dans le moteur à l'arrêt, si le siège d'aiguille n'est pas parfaitement étanche, ainsi que des risques de fuite dans le circuit soumis constamment à la haute pression, sans parler du danger de stocker, en permanence, du combustible sous une forte pression.On closing, this upper face of the needle is returned to the same pressure as that exerted on the lower face, so that the needle is subject only to the spring restoring force. This solution has advantages because the spring force can be dosed to cause the soft closing of the needle, while the injection pressure remains high until the last moments of the injection. This solution is not however free of disadvantages besides the fact that it is expensive because it requires a high-pressure pump, the maintenance of the fuel stored at high pressure in the accumulator can cause a fuel spill into the engine. at standstill, if the needle seat is not perfectly sealed, as well as risks of leakage in the circuit constantly subjected to high pressure, not to mention the danger of permanently storing fuel under high pressure .

La présente invention a pour but de fournir un nouveau dispositif d'injection pour moteur Diesel qui présente tous les avantages des deux solutions classiques tout en éliminant leurs inconvénients. The present invention aims to provide a new injection device for diesel engine that has all the advantages of the two conventional solutions while eliminating their disadvantages.

L'invention a pour objet un dispositif d'injection de combustible liquide dans la chambre de travail de volume variable d'un moteur à combustion interne, qui comporte - un injecteur, susceptible d'injecter dans la chambre de
travail le combustible liquide, et présentant une buse
communiquant avec ladite chambre de travail, une première
cavité communiquant avec ladite buse, et un moyen
obturateur susceptible d'interrompre et d'établir la
communication entre ladite première cavité et ladite buse, - des moyens générateurs de haute pression de combustible
débouchant, de préférence en permanence, dans ladite
première cavité, - des moyens générateurs de basse pression, reliés à une
source de combustible liquide, pour alimenter les susdits
moyens générateurs de haute pression de combustible, - et des moyens de commande pour l'actionnement dudit moyen
obturateur, caractérisé - en ce que les susdits moyens générateurs de haute pression
de combustible comportent des moyens de compression
actionnés directement par la pression du fluide moteur
enfermé dans la chambre de travail de volume variable, à
l'encontre de moyens de rappel, pour générer une haute
pression de combustible par amplification, de type
différentiel, de ladite pression dans la chambre de
travail, - et en ce que lesdits moyens de commande sont agencés pour
commander cycliquement l'ouverture et la fermeture dudit
moyen obturateur de façon indépendante de ladite haute
pression de combustible.The subject of the invention is a device for injecting liquid fuel into the working chamber of variable volume of an internal combustion engine, which comprises an injector capable of injecting into the chamber of
work the liquid fuel, and having a nozzle
communicating with said working chamber, a first
cavity communicating with said nozzle, and a means
shutter capable of interrupting and establishing the
communication between said first cavity and said nozzle, - means for generating high fuel pressure
opening, preferably permanently, in said
first cavity, - low pressure generating means connected to a
source of liquid fuel, to supply the aforesaid
means for generating high fuel pressure, and control means for actuating said means
shutter, characterized in that the aforesaid high pressure generating means
of fuel comprise compression means
actuated directly by the pressure of the working fluid
locked in the work chamber of varying volume,
against return means, to generate a high
fuel pressure by amplification, of type
differential, of said pressure in the chamber of
in that said control means are arranged to
cyclically control the opening and closing of said
shutter means independently of said high
fuel pressure.

Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant - la pression du fluide moteur enfermé dans la chambre de
travail de volume variable, et qui croît lorsque le volume
de la chambre diminue pour atteindre son volume minimal
(point mort haut PMH) met sous haute pression le
combustible qui se trouve dans la cavité de l'injecteur ; - au moment où l'injection doit commencer, les moyens de
commande provoquent une ouverture rapide du moyen
obturateur et le combustible est injecté dans la chambre
de travail - la pression d'injection peut facilement être réglée pour
excéder largement, et à tout moment, la pression dans la
chambre de travail, et ceci par exemple sous forme d'une
surpression de valeur fixe ou proportionnelle à la
pression dans la chambre de travail à à la fin de la période d'injection, les moyens de commande
provoquent la fermeture douce du moyen obturateur alors
que la pression d'injection reste toujours élevée, évitant
la formation de gouttes génératrices de fumes ; - après l'injection et la combustion, lorsque la pression du
fluide moteur dans la chambre de travail a suffisamment
baissé pour permettre le rappel des susdits moyens
générateurs de haute pression, le volume de combustible
dans les moyens générateur de haute pression est mis en
relation avec les moyens d'alimentation sous basse
pression, permettant le renouvellement du combustible.The operation of this device is as follows - the pressure of the motor fluid enclosed in the chamber of
work of variable volume, and which grows when the volume
the chamber decreases to reach its minimum volume
(dead point high PMH) puts under high pressure the
fuel which is in the cavity of the injector; - at the moment when the injection is to begin, the means of
command cause a quick opening of the medium
shutter and the fuel is injected into the chamber
working pressure - the injection pressure can easily be adjusted for
far exceed, at any time, the pressure in the
working room, and this for example in the form of a
overpressure of fixed or proportional value to the
pressure in the working chamber at the end of the injection period, the control means
cause the soft closing of the shutter means then
that the injection pressure always remains high, avoiding
the formation of drops generating smoke; - after injection and combustion, when the pressure of the
motor fluid in the working chamber has enough
lowered to allow the recall of the aforementioned means
high pressure generators, the volume of fuel
in the high pressure generator means is put in
relationship with the means of feeding under low
pressure, allowing the renewal of the fuel.

Les composants mécaniquement mobiles des moyens générateurs de haute pression peuvent, dans la pratique, avoir une inertie assez importante, de sorte qu'au moment où les moyens de commande provoquent l'ouverture très rapide du moyen obturateur, il peut se produire une chute momentanée de la haute pression pendant la toute première partie de l'injection, jusqu'au moment où les moyens générateurs de haute pression ont recomprimé le combustible sous l'effet de la pression élevée régnant dans la chambre de travail à volume variable pendant l'injection, de sorte que la qualité de l'injection peut être défectueuse pendant un court moment. The mechanically mobile components of the high pressure generating means may, in practice, have a large enough inertia, so that at the moment when the control means cause the shutter means to open very quickly, a momentary drop may occur. high pressure during the very first part of the injection, until the means generating high pressure recompressed the fuel under the effect of the high pressure in the variable volume working chamber during the injection , so that the quality of the injection can be defective for a short time.

Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, remédiant à cet inconvénient, on peut interposer un accumulateur de pression, d'un volume suffisant, dans le conduit entre lesdits moyens générateurs de haute pression et ladite première cavité, avec, de préférence, un clapet de refoulement interposé entre lesdits moyens générateurs de haute pression et ledit accumulateur. In an advantageous embodiment of the invention, remedying this disadvantage, it is possible to interpose a pressure accumulator, of sufficient volume, in the conduit between said high pressure generating means and said first cavity, with, preferably, a discharge valve interposed between said high pressure generating means and said accumulator.

Dans une première forme de réalisation les moyens générateurs de haute pression de combustible sont constitués par - un piston différentiel de pompe, de forme de révolution,
qui coulisse axialement dans un logement cylindrique
solidaire de ladite culasse et qui est constitué de deux
cylindres étagés d'axes parallèles et de préférence
confondus, le premier cylindre étant en permance ouvert
dans sa partie inférieure, vers la chambre de travail, le
second cylindre ayant une section transverale inférieure à
celle du premier cylindre et étant borgne dans sa partie
supérieure, - le susdit piston différentiel de pompe coulissant
axialement dans ledit logement à deux cylindres étagés,
étant appliqué contre une butée axiale solidaire de la
culasse par des moyens de rappel élastique dont la force
s'excerce en direction de la chambre de travail et dont
l'amplitude est suffisante pour maintenir cet appui
lorsque le moteur est au repos ou lorsqu'il est en
fonctionnement et que le volume de la chambre de travail
est maximal - la face inférieure du piston différentiel coulissant dans
le premier cylindre étant exposée en permanence à l'action
du fluide moteur enfermé dans la chambre de travail de
volume variable, - la face supérieure du piston de petite section
transversale du piston différentiel coulissant dans le
second cylindre de façon à délimiter une seconde cavité
qui communique d'une part et par l'intermédiaire d'un
premier conduit, avec la susdite première cavité, et
d'autre part, par l'intermédiaire d'un clapet
d'aspiration, avec les susdits moyens d'alimentation en
combustible liquide sous basse pression.In a first embodiment, the means for generating high fuel pressure consist of a differential piston of pump, of revolution form,
which slides axially in a cylindrical housing
integral with said cylinder head and which consists of two
stepped cylinders with parallel axes and preferably
confused, the first cylinder being openly permissive
in its lower part, towards the working chamber, the
second cylinder having a cross section less than
that of the first cylinder and being blind in its part
upper, - the aforesaid differential piston sliding pump
axially in said housing with two stepped cylinders,
being applied against an axial abutment integral with the
breech by elastic return means whose strength
excercise in the direction of the chamber of work and
the amplitude is sufficient to maintain this support
when the engine is at rest or when it is
functioning and that the volume of the working chamber
is maximum - the lower face of the differential piston sliding in
the first cylinder being permanently exposed to the action
of the working fluid enclosed in the working chamber of
variable volume, - the upper face of the small section piston
cross-section of the sliding differential piston in the
second cylinder so as to delimit a second cavity
who communicates on the one hand and through a
first conduit, with the aforesaid first cavity, and
on the other hand, via a flapper
with the aforementioned feed means
liquid fuel under low pressure.

Les moyens de rappel élastiques peuvent comporter un ou des ressorts de rappel ; cependant on préfère qu'ils comportent un fluide sous pression, et notamment le combustible lui-même sous la basse pression générée par les susdits moyens générateurs de basse pression, agissant sur la face supérieure du susdit piston de petite section transversale, et, de préférence également, sur une face supérieure du piston de grande section transversale délimitant, avec le logement de celui-ci, une troisième cavité communiquant en permanence avec lesdits moyens générateurs de basse pression. The elastic return means may comprise one or more return springs; however, it is preferred that they comprise a fluid under pressure, and in particular the fuel itself under the low pressure generated by the aforesaid low pressure generating means, acting on the upper face of the aforesaid piston of small cross section, and preferably also, on an upper face of the piston of large cross section defining, with the housing thereof, a third cavity permanently communicating with said low pressure generating means.

Dans une telle forme de réalisation, la force exercée par les moyens de rappel des moyens générateurs de haute pression, est indépendante de la valeur de la pression existant dans la chambre de travail à volume variable pendant la phase du cycle où le mouvement de rappel doit avoir lieu. In such an embodiment, the force exerted by the return means of the high pressure generating means is independent of the value of the pressure existing in the variable volume working chamber during the phase of the cycle where the return movement must take place.

Cette forme de réalisation est convenable pour des moteurs à rapport volumétrique élevé et à pression de suralimentation faible, ou non suralimentés. En effet la force de rappel peut être réglée à un niveau assez faible, mais suffisant pour assurer le rappel en toute circonstance au voisinage du point mort bas, tout en étant incapable de s'opposer à l'actionnement des susdits moyens de génération de haute pression lorsque la pression dans la chambre de travail augmente, quand on s'approche du point mort haut. This embodiment is suitable for high volumetric ratio and low boost pressure or non-turbocharged engines. Indeed, the restoring force can be adjusted to a low enough level, but sufficient to ensure the recall in all circumstances in the vicinity of the bottom dead center, while being unable to oppose the actuation of the aforementioned means of high generation. pressure when the pressure in the working chamber increases, when approaching the top dead center.

En revanche, dans le cas de moteurs à faible rapport volumétrique et à pression de suralimentation élevée, lorsque le moteur tourne à pleine puissance, la force de rappel nécessaire pour rappeler les moyens d'établissement de haute pression tels que le piston différentiel, sera trop élevée pour permettre l'actionnement des susdits moyens au démarrage ou au ralenti. However, in the case of low compression ratio engines and high boost pressure, when the engine is running at full power, the restoring force necessary to recall the high pressure setting means such as the differential piston, will be too much high to allow the actuation of the aforesaid means at startup or idling.

En conséquence, selon une forme de réalisation perfectionnée, et particulièrement préférée, de l'invention, le dispositif d'injection de combustible liquide peut comporter des moyens de modulation de la force de rappel des moyens générateurs de haute pression de combustible, en fonction de la valeur de la pression dans la chambre de travail. Consequently, according to an improved and particularly preferred embodiment of the invention, the liquid fuel injection device may comprise means for modulating the restoring force of the high-pressure fuel generating means, depending on the the value of the pressure in the working chamber.

De préférence, ces moyens peuvent comporter un accumulateur de pression agencé de façon que la pression élevée générée par les moyens d'établissement de haute pression et régnant dans l'accumulateur, entraine le rappel des moyens générateurs de haute pression en position initiale. Preferably, these means may comprise a pressure accumulator arranged so that the high pressure generated by the high pressure setting means and prevailing in the accumulator, causes the recall of the high pressure generating means in the initial position.

Cet accumulateur peut également servir, comme mentionné ci-dessus, à éviter une chute passagère de pression d'injection de combustible, lors de l'ouverture brutale des moyens obturateurs de l'injecteur. This accumulator can also serve, as mentioned above, to avoid a temporary drop in fuel injection pressure, during the sudden opening of the shutter means of the injector.

Dans la forme de réalisation comprenant un piston différentiel, celui-ci peut comporter un troisième piston, solidaire des deux premiers et délimitant une quatrième cavité communiquant en permanence avec l'accumulateur. In the embodiment comprising a differential piston, it may comprise a third piston, integral with the first two and defining a fourth cavity permanently communicating with the accumulator.

Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de ce perfectionnement, le piston différentiel peut être agencé pour être sensible, à la fois, et séparément, à la pression de l'accumulateur dans la susdite quatrième cavité et à la basse pression des moyens d'alimentation en combustible liquide dans la susdite troisième cavité de sorte que le rappel en position initiale desdits moyens générateur de haute pression sera assuré également dans la phase de démarrage, dans laquelle une pression élevée ne règne pas encore dans l'accumulateur et la forte pression de suralimentation n'a pas encore été établie. In a particularly preferred embodiment of this improvement, the differential piston can be arranged to be sensitive, both separately, to the pressure of the accumulator in the aforesaid fourth cavity and to the low pressure of the supply means. in liquid fuel in the aforesaid third cavity so that the return to the initial position of said high pressure generating means will also be ensured in the starting phase, in which high pressure does not yet prevail in the accumulator and the high boost pressure has not been established yet.

Les moyens obturateurs de l'injecteur, sont commandés cycliquement, de façon indépendante de la pression générée par les susdits moyens générateurs de haute pression de combustible, en réponse à des ordres donnés en synchronisme avec le mouvement de rotation du moteur, pour provoquer l'ouverture ou la fermeture des susdits moyens obturateurs de l'injecteur. The shutter means of the injector, are cyclically controlled, independently of the pressure generated by the aforesaid means of generating high fuel pressure, in response to orders given in synchronism with the rotational movement of the engine, to cause the opening or closing the aforementioned shutter means of the injector.

Ces moyens obturateurs, qui peuvent comporter, par exemple, une aiguille classique d'obturation d'un injecteur, peuvent être des moyens électromagnétiques ou mécaniques mais on préfère qu'ils soient de nature hydraulique. These shutter means, which may comprise, for example, a conventional needle for closing an injector, may be electromagnetic or mechanical means but it is preferred that they be hydraulic in nature.

Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le susdit injecteur peut être mobile par rapport à la culasse, sa surface extérieure présentant une partie cylindrique de révolution dont le diamètre extérieur est au plus égal au diamètre intérieur du premier cylindre du susdit logement cylindrique solidaire de la culasse ledit injecteur étant solidaire d'un piston de révolution dont le diamètre extérieur est au plus égal au diamètre intérieur du second cylindre du susdit logement cylindrique, l'ensemble constitué par l'injecteur mobile et le susdit piston cylindrique formant ainsi le susdit piston différentiel de pompe. In a particularly advantageous embodiment, the aforesaid injector may be movable relative to the cylinder head, its outer surface having a cylindrical portion of revolution whose outer diameter is at most equal to the inside diameter of the first cylinder of the aforesaid cylindrical housing integral with the cylinder head said injector being integral with a piston of revolution whose outer diameter is at most equal to the inside diameter of the second cylinder of the aforesaid cylindrical housing, the assembly constituted by the movable injector and the aforesaid cylindrical piston thus forming the aforesaid differential piston pump.

Dans une telle disposition, extrêmement compacte et simplifiée, l'injecteur peut facilement être disposé pour apparaître, par sa face active, dans la chambre de combustion à volume variable, à l'emplacement convenant le mieux pour une localisation spatiale de l'injection assurant la meilleure combustion. In such an arrangement, extremely compact and simplified, the injector can easily be arranged to appear, by its active side, in the variable volume combustion chamber, in the location most suitable for a spatial location of the injection ensuring the best combustion.

De préférence, le susdit moyen obturateur de l'injecteur comprend une aiguille mobile pouvant coulisser axialement dans ledit corps d'injecteur, - ladite aiguille, de forme de révolution, comportant un
piston cylindrique dans sa partie supérieure, et une
portée conique dans sa partie inférieure, - ledit corps comportant un évidement interne délimité par
un alésage cylindrique, dont le diamètre intérieur est au
moins égal au diamètre extérieur du susdit piston
d'aiguille, et, dans sa partie inférieure, par un siège
conique coaxial audit alésage cylindrique, siège prolongé
par une cavité de révolution fermée vers le bas la
paroi de cette cavité constituant la susdite buse
d'injection percée d'au moins un orifice d'injection
débouchant dans ladite chambre de travail, - ladite aiguille, lorsque sa portée conique est en appui,
grâce à des moyens de rappel élastiques, sur le siège
conique de l'injecteur - siège dont le diamètre extérieur
est inférieur au diamètre du piston d'aiguille - séparant
ledit évidement en trois cavités, à savoir
la susdite première cavité, située au regard de la face
inférieure de l'aiguille et délimitée par les parois
latérales de l'évidement, et la surface de l'aiguille
située au dessus de sa portée conique coopérant avec le
siège conique de l'injecteur,
une cinquième cavité située au-dessus de la face
supérieure de l'aiguille,
une sixième cavité, généralement appelée "sac" et de
volume minimal, située en-dessous de la portée conique
de l'aiguille et délimitée par les parois intérieures de
la susdite buse d'injecteur, et qui communique donc en
permanence avec la chambre de travail du moteur par
l'intermédiaire des orifices d'injection.Preferably, the aforesaid shutter means of the injector comprises a movable needle axially slidable in said injector body, said needle, of revolution shape, comprising a
cylindrical piston in its upper part, and a
conical bearing in its lower part, said body having an internal recess delimited by
a cylindrical bore whose inside diameter is at
less than the outside diameter of the aforesaid piston
needle, and in its lower part by a seat
tapered coaxial to said cylindrical bore, extended seat
by a cavity of revolution closed down the
wall of this cavity constituting the aforesaid nozzle
injection valve with at least one injection port
opening into said working chamber, - said needle, when its conical bearing is in abutment,
thanks to elastic return means, on the seat
conical of the injector - seat whose outside diameter
is smaller than the diameter of the needle piston - separating
said recess in three cavities, namely
the aforesaid first cavity, located in front of the face
bottom of the needle and bounded by the walls
side of the recess, and the surface of the needle
located above its conical reach cooperating with the
conical seat of the injector,
a fifth cavity located above the face
upper needle,
a sixth cavity, usually called "bag" and
minimum volume, below the tapered range
of the needle and bounded by the inner walls of
the aforementioned injector nozzle, and which therefore communicates in
permanence with the engine working chamber by
through the injection ports.

Les susdits moyens de commande cyclique du moyen obturateur de l'injecteur peuvent être constitués par un distributeur à trois voies et à deux positions qui, dans l'une de ces deux positions, fait communiquer la première cavité avec la cinquième cavité de façon à forcer l'aiguille en appui sur son siège conique, et dans l'autre position fait communiquer cette cinquième cavité avec les susdits moyens d'alimentation en combustible liquide sous basse pression de façon à permettre à l'aiguille de se soulever de son siège conique. The aforesaid cyclic control means of the shutter means of the injector may be constituted by a three-way and two-position distributor which, in one of these two positions, makes the first cavity communicate with the fifth cavity so as to force the needle resting on its conical seat, and in the other position communicates this fifth cavity with the aforesaid means for supplying liquid fuel under low pressure so as to allow the needle to lift its conical seat.

L'invention concerne également les moteurs incorporant le dispositif selon l'invention. The invention also relates to the motors incorporating the device according to the invention.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif
selon l'invention selon une forme de réalisation - la figure 2 représente une vue schématique d'une autre
forme de réalisation dans laquelle l'injecteur est réalisé
sous forme de piston différentiel d'établissement de haute
pression - les figures 3 à 8 représentent diverses phases du
fonctionnement du dispositif selon la figure 2 - la figure 9 représente une vue schématique d'une forme de
réalisation avec l'accumulateur de pression - les figures 10 et 11 représentent des variantes du
dispositif selon la figure 10.Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description, given by way of non-limiting example and with reference to the appended drawing in which - FIG. 1 represents a schematic view of a device
according to the invention according to one embodiment - Figure 2 shows a schematic view of another
embodiment in which the injector is realized
in the form of differential piston of high establishment
pressure - Figures 3 to 8 show various phases of the
operation of the device according to Figure 2 - Figure 9 shows a schematic view of a form of
with the pressure accumulator - FIGS. 10 and 11 represent variants of the
device according to Figure 10.

On se réfère à la figure 1. Reference is made to FIG.

Le dispositif d'injection (1) de combustible liquide pulvérisé sous pression dans la chambre de combustion (2), délimitée par le cylindre (2a), le piston (2b) et la culasse (3) du moteur à combustion interne à allumage par compression, est logé dans la culasse (3) dudit moteur. The injection device (1) for liquid fuel sprayed under pressure into the combustion chamber (2) defined by the cylinder (2a), the piston (2b) and the cylinder head (3) of the internal combustion engine compression, is housed in the cylinder head (3) of said engine.

Ce dispositif (1) comporte un injecteur (4) composé d'une buse (5) et d'une aiguille mobile (6). This device (1) comprises an injector (4) composed of a nozzle (5) and a movable needle (6).

L'aiguille (6) comporte un piston cylindrique (7) et une portée conique (8). La buse (5) comporte un évidement (9) délimité par un alésage cylindrique (10) de diamètre intérieur au moins égal au diamètre extérieur du piston d'aiguille (7), et dans sa partie inférieure un siège conique (11) dont le diamètre maximal (12) est inférieur au diamètre de l'alésage cylindrique (10), lequel siège conique (11) est prolongé par une paroi de révolution (13) fermée vers le bas et percée par au moins un orifice d'injection (14) qui débouche dans la chambre de combustion (2).The needle (6) has a cylindrical piston (7) and a conical bearing (8). The nozzle (5) has a recess (9) delimited by a cylindrical bore (10) of internal diameter at least equal to the outer diameter of the needle piston (7), and in its lower part a conical seat (11) whose diameter (12) is smaller than the diameter of the cylindrical bore (10), which conical seat (11) is extended by a wall of revolution (13) closed downwards and pierced by at least one injection orifice (14). ) which opens into the combustion chamber (2).

L'aiguille (6) est appliquée sur son siège conique (11) par des moyens de rappel élastique (15).The needle (6) is applied to its conical seat (11) by elastic return means (15).

L'aiguille (6), lorsqu'elle est en appui sur son siège, sépare ledit évidement (9) en trois cavités - une première cavité (17) située au-dessous de la face
inférieure de l'aiguille (6) et délimitée par les parois
latérales de l'évidement 9 et la surface de l'aiguille
située au dessus de sa portée conique (8) - une cavité (16), dite cinquième cavité et située au-dessus
de la face supérieure de l'aiguille ; - une cavité (18), dite sixième cavité et appelée "sac", de
petit volume, et qui communique en permanence avec la
chambre de combustion (2) par l'intermédiaire des orifices
d'injection (14). The needle (6), when resting on its seat, separates said recess (9) into three cavities - a first cavity (17) located below the face
lower part of the needle (6) and delimited by the walls
side of the recess 9 and the surface of the needle
located above its conical bearing (8) - a cavity (16), said fifth cavity and located above
the upper face of the needle; a cavity (18), called the sixth cavity and called "sac", of
small volume, and which communicates permanently with the
combustion chamber (2) via the orifices
injection (14).

Le dispositif d'injection (1) comporte des moyens générateurs de haute pression (19) alimentés par des moyens d'alimentation de combustible sous basse pression (20). The injection device (1) comprises high pressure generating means (19) fed by low pressure fuel supply means (20).

Les moyens générateurs de haute pression (19) sont constitués - par un piston différentiel (21) qui coulisse axialement
dans un logement cylindrique (22) solidaire de la culasse
(3) qui comporte un premier cylindre (23) ouvert, dans sa
partie inférieure, vers la chambre (2) et un second
cylindre (24) borgne et de diamètre inférieur à celui du
premier cylindre (23) - ce piston différentiel (21) est appliqué contre une butée
axiale (25) solidaire de la culasse (3) par des moyens de
rappel élastique (26) dont la force s'exerce en direction
de la chambre de combustion (2) - Le piston différentiel (21) présente un premier piston
(27) dont la face inférieure est exposée en permanence à
l'action des gaz contenu dans la chambre de combustion
(2), et qui coulisse dans le premier cylindre (23),
et un second piston (28), solidaire du premier, dont le
diamètre extérieur est au plus égal au diamètre intérieur
du second cylindre (24) - la face supérieure (29) du second piston (28) délimite une
deuxième cavité (30) qui communique,
d'une part, en permanence, par l'intermédiaire d'un premier conduit (31) avec la première cavité (17)
d'autre part, par l'intermédiaire d'un clapet d'aspiration (32), avec les moyens d'alimentation en combustible sous basse pression (20).The high-pressure generating means (19) are constituted by a differential piston (21) which slides axially
in a cylindrical housing (22) integral with the cylinder head
(3) which has a first cylinder (23) open, in its
lower part, towards the chamber (2) and a second
cylinder (24) one-eyed and of diameter less than that of
first cylinder (23) - this differential piston (21) is applied against an abutment
axial (25) integral with the cylinder head (3) by means of
elastic return (26) whose force is exerted in the direction
of the combustion chamber (2) - The differential piston (21) has a first piston
(27) the underside of which is permanently exposed to
the action of the gases contained in the combustion chamber
(2), and which slides in the first cylinder (23),
and a second piston (28), integral with the first, whose
outside diameter is at most equal to the inside diameter
of the second cylinder (24) - the upper face (29) of the second piston (28) delimits a
second cavity (30) which communicates,
on the one hand, permanently, via a first conduit (31) with the first cavity (17)
on the other hand, via a suction valve (32), with the low-pressure fuel supply means (20).

Le dispositif d'injection (1) comporte des moyens de commande cyclique (33) de l'ouverture et de la fermeture de l'aiguille. The injection device (1) comprises means for cyclic control (33) of the opening and closing of the needle.

Ces moyens de commande cyclique (33) de l'ouverture et de la fermeture de l'aiguille, peuvent être avantageusement de nature hydraulique et constitués d'un distributeur à trois voies et deux positions qui, dans une des deux positions, fait communiquer la cinquième cavité (16) avec la première cavité (17) de façon à forcer l'appui de l'aiguille (6) sur son siège conique (11), et dans l'autre position, fait communiquer cette cinquième cavité (16) avec les moyens d'alimentation de combustible sous basse pression (20). These cyclic control means (33) for the opening and closing of the needle may advantageously be hydraulic in nature and consist of a three-way and two-position distributor which, in one of the two positions, causes the fifth cavity (16) with the first cavity (17) so as to force the support of the needle (6) on its conical seat (11), and in the other position, makes this fifth cavity (16) communicate with the fuel supply means under low pressure (20).

On se réfère à la figure 2, sur laquelle les parties identiques ou directement analogues à celles de la figure 1 portent les mêmes références. Referring to Figure 2, the parts identical or directly similar to those of Figure 1 have the same references.

Dans cette réalisation, l'injecteur (4 sur la figure 1) et le piston différentiel (21) forment un ensemble coulissant unique (34). A cette fin, l'injecteur est réalisé sous forme d'un piston dont le corps (35) possède un diamètre au plus égal à celui d'un logement cylindrique (36) jouant le rôle du logement (22) de la figure 1, et qui est prolongé par un piston de diamètre réduit (37) coulissant dans un logement de diamètre également réduit (38) coaxial au logement (36). La course de cet ensemble (34) est limitée, en direction de la chambre de combustion (2), par une butée axiale (39). In this embodiment, the injector (4 in FIG. 1) and the differential piston (21) form a single sliding assembly (34). For this purpose, the injector is made in the form of a piston whose body (35) has a diameter at most equal to that of a cylindrical housing (36) acting as the housing (22) of FIG. 1, and which is extended by a piston of reduced diameter (37) sliding in a housing of also reduced diameter (38) coaxial with the housing (36). The stroke of this assembly (34) is limited, in the direction of the combustion chamber (2), by an axial stop (39).

Outre les première, cinquième et sixième cavités (17, 16, 18), situées dans la partie injecteur de l'ensemble (34), le dispositif forme, dans le logement (38) une cavité (40), constituant la susdite deuxième cavité (30 à la figure 1) et, dans le logement (36), une cavité (41), dite troisième cavité, dans laquelle on loge, de préférence, un faible ressort de rappel (non représenté) pour rappeler et appliquer l'ensemble coulissant (34) contre la butée axiale (39) à l'arrêt du moteur. In addition to the first, fifth and sixth cavities (17, 16, 18) located in the injector part of the assembly (34), the device forms, in the housing (38), a cavity (40) constituting the aforesaid second cavity (30 in Figure 1) and in the housing (36), a cavity (41), said third cavity, which is preferably housed, a low return spring (not shown) to recall and apply all sliding (34) against the axial stop (39) when the engine is stopped.

La première cavité (17) est reliée, par un conduit (42) puis une gorge (42a) dans le piston, à un conduit (43) situé dans la culasse (3) et qui est relié à ladite deuxième cavité (40), lesdites première et deuxième cavités étant donc en permanence en communication. Ladite deuxième cavité (40) est reliée aux moyens d'alimentation à basse pression (20), qui comportent une pompe basse pression (20a), d'une part par l'intermédiaire d'un clapet d'aspiration (32) interdisant le retour de haute pression. La troisième cavité (41) est également reliée à la pompe basse pression (20a) et aux moyens d'alimentation à basse pression (20), lesquels collectent également, par un conduit (44), une gorge de recueil de fuites permettant également la lubrification de l'ensemble coulissant (34). Enfin la cinquième cavité (16) est également reliée, par un conduit (45) au distributeur (33). The first cavity (17) is connected, via a conduit (42) and then a groove (42a) in the piston, to a conduit (43) located in the cylinder head (3) and which is connected to said second cavity (40), said first and second cavities therefore being permanently in communication. Said second cavity (40) is connected to the low pressure supply means (20), which comprise a low pressure pump (20a), on the one hand via a suction valve (32) preventing the return of high pressure. The third cavity (41) is also connected to the low pressure pump (20a) and the low pressure supply means (20), which also collect, via a conduit (44), a leak collection groove which also allows the lubricating the sliding assembly (34). Finally the fifth cavity (16) is also connected by a conduit (45) to the distributor (33).

Le fonctionnement est le suivant - au repos du moteur ou en fonctionnement, alors que le
piston (2b) du moteur est au voisinage du Point Mort Bas,
la pression d'alimentation basse pression de combustible
est suffisamment élevée pour ramener l'ensemble du piston
différentiel (34) en appui sur sa butée axiale (39), - le distributeur (33) est désactivé et fait communiquer la
cinquième cavité (16) et la première cavité (17), en amont
du siège conique (11), - le ressort de rappel (15) de l'aiguille (6) applique
l'aiguille sur son siège, - l'ensemble du circuit hydraulique est à la pression des
moyens d'alimentation basse pression grâce à l'ouverture du clapet anti-retour (32).The operation is as follows - at rest of the engine or in operation, while the
piston (2b) of the engine is in the vicinity of the Low Dead Point,
low fuel pressure
is high enough to bring the entire piston back
differential (34) resting on its axial stop (39), the distributor (33) is deactivated and communicates the
fifth cavity (16) and the first cavity (17), upstream
of the conical seat (11), - the return spring (15) of the needle (6) applies
the needle on its seat, - the entire hydraulic circuit is at the pressure of
low pressure supply means by opening the non-return valve (32).

Cet état est représenté sur la figure 3. This state is shown in FIG.

Lors de la compression du moteur, - la course de compression du piston (2b) élève la pression
dans la chambre de combustion (2), - le distributeur (33) est désactivé et les deux faces de
l'aiguille (6) sont à la même pression, régnant dans les
deux cavités (16,17), mais l'effet différentiel du siège
de l'aiguille renforce l'appui de l'aiguille (6) sur son
siège 11, l'ensemble différentiel piston injecteur (34), sollicité
par la pression dans la chambre de combustion, comprime le
combustible dans les chambres (40,16, 17), - le clapet anti-retour (32) se referme et provoque le
blocage hydrostatique du piston différentiel formé par
l'ensemble (34), - la deuxième cavité (40) ainsi que les cavités 16, 17 sont
mises sous tension à une pression proportionnelle à la
pression régnant dans la chambre
Pi = a Pch - (a-l) Pbp
Pi : Pression dans l'injecteur
Pch : Pression dans la chambre
Pbp : Pression d'alimentation basse pression
a = Sinj
Spp
Sinj : Section transversale extérieure de la buse
d'injecteur (premier piston)
Spp : Section transversale du piston (second
piston).When compressing the engine, - the compression stroke of the piston (2b) increases the pressure
in the combustion chamber (2), - the distributor (33) is deactivated and the two faces of
the needle (6) are at the same pressure, prevailing in the
two cavities (16,17), but the differential effect of the seat
of the needle reinforces the support of the needle (6) on its
seat 11, the differential assembly injector piston (34), requested
by the pressure in the combustion chamber, compresses the
in the chambers (40, 16, 17), the non-return valve (32) closes and causes the
hydrostatic locking of the differential piston formed by
the assembly (34), the second cavity (40) and the cavities 16, 17 are
switched on at a pressure proportional to the
pressure prevailing in the room
Pi = a Pch - (al) Pbp
Pi: Pressure in the injector
Pch: Pressure in the room
Pbp: Low pressure feed pressure
a = Sinj
spp
Sinj: External cross section of the nozzle
injector (first piston)
Spp: Cross section of the piston (second
piston).

Cet état est représenté à la figure 4. This state is shown in Figure 4.

Le piston (2b) du moteur allant atteindre la position dans laquelle on souhaite procéder à l'injection, - le distributeur (33) est activé (figure 5) par ses moyens
de commande (non représentés), - la face supérieure de l'aiguille 6 est donc déchargée, la
cinquième cavité (16) communiquant avec la basse pression - la pression d'injection s'applique sur la face inférieure
de l'aiguille (6). Celle-ci est soulevée jusqu'à venir en
butée.The piston (2b) of the engine reaching the position in which it is desired to proceed with the injection, the distributor (33) is activated (FIG. 5) by its means.
(not shown), the upper face of the needle 6 is thus discharged, the
fifth cavity (16) communicating with the low pressure - the injection pressure is applied on the underside
of the needle (6). This one is raised until coming into
stop.

A ce moment, l'injection commence car, - le distributeur (33) reste activé, - l'aiguille (6) est ouverte, en appui sur sa butée arrière, - l'ensemble (34) est hydrostatiquement débloqué et
s'enfonce sous l'action de la pression des gaz dans la
chambre de combustion (2) au fur et à mesure de
l'injection du combustible dans la chambre (2) à travers
les orifices d'injection (14), comme représenté sur la
figure 6.At this moment, the injection begins because - the distributor (33) remains activated, - the needle (6) is open, resting on its rear stop, - the assembly (34) is hydrostatically unlocked and
sinks under the action of the gas pressure in the
combustion chamber (2) as and when
fuel injection into the chamber (2) through
the injection ports (14), as shown in
figure 6.

A la fin de l'injection, le distribute At the end of the injection, the

Lors de la décompression du moteur, lorsque la pression dans la chambre de combustion, du fait de la course descendante du piston (2b), tombe en-dessous de la valeur qui contrebalance la pression de rappel hydraulique de l'ensemble différentiel (34), cet ensemble est ramené sur sa butée axiale solidaire de la culasse 3 par la basse pression établie dans la troisième cavité (41) (figure 8). When decompressing the engine, when the pressure in the combustion chamber, due to the downward stroke of the piston (2b), falls below the value which counterbalances the hydraulic return pressure of the differential assembly (34) this assembly is returned to its axial abutment integral with the cylinder head 3 by the low pressure established in the third cavity (41) (Figure 8).

Pendant la descente, la dépression créée dans la deuxième cavité (40) rouvre le clapet anti-retour (32) et les moyens d'alimentation en combustible basse pression (20) remplissent la cavité (40) pour le cycle suivant. During descent, the depression created in the second cavity (40) reopens the check valve (32) and the low pressure fuel supply means (20) fills the cavity (40) for the next cycle.

Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne parfaitement dans le cas de moteurs faiblement suralimentés et à rapport volumétrique (taux de compression) élevé. En effet la pression du fluide moteur, au voisinage du point mort haut est, à tous les régimes, nettement supérieure à la pression de suralimentation au voisinage du point mort bas. The device just described works perfectly in the case of low supercharged engines and high compression ratio (compression ratio). Indeed the pressure of the driving fluid, in the vicinity of the top dead center is, at all speeds, significantly higher than the supercharging pressure in the vicinity of the bottom dead center.

On se réfère à la figure 9. Referring to Figure 9

La forme de réalisation perfectionnée de l'invention, représentée sur la figure 9, permet de moduler la force de rappel de l'organe différentiel des moyens générateurs de haute pression en fonction de la pression dans la chambre de travail, d'une façon assurant le rappel dans tous les cas de régime du moteur, même dans le cas d'un moteur fortement suralimenté et à faible rapport volumétrique, dans lequel la pression du fluide moteur suralimenté, au point mort bas, en régime permanent, peut excéder la pression du fluide moteur comprimé au point mort haut, par exemple au démarrage, de sorte que la force de rappel des moyens générateur de haute pression de combustible, si elle est suffisante pour assurer le rappel en régime permanent, empêcherait l'actionnement desdits moyens au démarrage. Ces perfectionnements permettent également d'éviter une chute momentanée de la pression d'injection, au moment de la levée brusque de l'aiguille de l'injecteur, malgré l'inertie de l'ensemble différentiel mobile. The improved embodiment of the invention, shown in Figure 9, modulates the restoring force of the differential member of the high pressure generating means as a function of the pressure in the working chamber, in a manner ensuring the return in all cases of engine speed, even in the case of a highly turbocharged engine with a low volumetric ratio, in which the pressure of the supercharged engine fluid, at the low dead point, in steady state, may exceed the pressure of the engine. compressed engine fluid at high dead point, for example at startup, so that the restoring force of the high fuel pressure generating means, if it is sufficient to ensure the steady return, prevent actuation of said means at startup. These improvements also make it possible to avoid a momentary drop in the injection pressure at the moment of the sudden raising of the needle of the injector, despite the inertia of the mobile differential unit.

Dans cette forme de réalisation les moyens générateur de haute pression comportent un piston différentiel (47) coulissant dans la culasse (3). Ce piston différentiel comporte trois étages, - le premier étage forme un premier piston (48), de diamètre
le plus élevé, dont la face inférieure, (49), est
constamment exposée à la pression régnant dans la chambre
de travail (2), ce premier piston coulissant dans un
cylindre (50) dans lequel est disposé un faible ressort de
rappel (51), destiné à ramener le piston en position de
rappel contre une butée axiale (52) lorsque le moteur est
à l'arrêt. Le cylindre (50) et le premier piston (48)
délimitent la susdite troisième cavité dans laquelle sont
collectées les fuites de combustible pour les ramener aux
moyens d'alimentation à basse pression (20) - un deuxième piston (53), de diamètre intermédiaire,
coulisse dans un cylindre de diamètre intermédiaire
délimitant une chambre (54) formant la susdite deuxième
cavité qui communique, à travers un clapet d'aspiration
(55), avec les moyens d'alimentation à basse pression (20)
et à travers un clapet de refoulement (59) avec un
accumulateur (58) - le troisième piston, (56), dont la section est également
plus faible que celle du premier piston, coulisse dans un
cylindre, de faible diamètre correspondant formant la
susdite quatrième cavité qui communique avec la cavité
d'un accumulateur de pression (58) l'accumulateur de
pression (58) est en communication directe, par un conduit
(60), avec la susdite première cavité (17) de l'injecteur
(4) munie d'une aiguille (6) dont les moyens d'ouverture
et de fermeture n'ont pas été autrement représentés.In this embodiment, the high pressure generating means comprise a differential piston (47) sliding in the cylinder head (3). This differential piston comprises three stages, - the first stage forms a first piston (48), of diameter
the highest, whose lower face, (49), is
constantly exposed to pressure in the room
of work (2), this first piston sliding in a
cylinder (50) in which a weak spring of
recall (51), intended to return the piston to the position of
against an axial stop (52) when the motor is
stopped. The cylinder (50) and the first piston (48)
delimit the aforesaid third cavity in which are
collected fuel leaks to bring them back to
low pressure supply means (20) - a second piston (53) of intermediate diameter,
slide in a cylinder of intermediate diameter
delimiting a chamber (54) forming the aforesaid second
cavity that communicates, through a suction valve
(55), with the low-pressure supply means (20)
and through a discharge valve (59) with a
accumulator (58) - the third piston, (56), whose section is also
weaker than that of the first piston, slides in a
cylinder, of corresponding small diameter forming the
said fourth cavity which communicates with the cavity
of a pressure accumulator (58) the accumulator of
pressure (58) is in direct communication, via a conduit
(60), with the aforesaid first cavity (17) of the injector
(4) provided with a needle (6) whose opening means
and closing were not otherwise represented.

Le fonctionnement de ce dispositif va maintenant être décrit dans deux exemples, le premier ayant trait au cas d'un moteur faiblement suralimenté, à rapport volumétrique de compression élevé, et le second au cas d'un moteur fortement suralimenté, à rapport volumétrique de compression faible chacun des exemples étant illustré à l'aide d'une hypothèse dimensionnelle fréquemment rencontrée dans le type de moteur considéré. The operation of this device will now be described in two examples, the first relating to the case of a low supercharged engine with a high compression ratio and the second to the case of a highly turbocharged engine with a compression compression ratio. each of the examples being illustrated using a dimensional hypothesis frequently encountered in the type of engine considered.

I - Cas du moteur faiblement suralimenté à rapport
volumétrique de compression élevé.I - Case of the low turbocharged engine
high compression volumetric.

Hypothèses - section transversale de la face (49) du premier piston
(48) : S1 = 10 - section transversale différentielle du second pistion
(53) : 52 = - section transversale de la face (57) du troisième piston
(56) : S3 = 1 - rapport volumétrique de compression RV = 15/1 - pression maximale de suralimentation (Pa)maxi = 3 bar abs.Assumptions - cross-section of the face (49) of the first piston
(48): S1 = 10 - differential cross-section of the second pistion
(53): 52 = - cross section of the face (57) of the third piston
(56): S3 = 1 - volumetric compression ratio RV = 15/1 - maximum supercharging pressure (Pa) max = 3 bar abs.

I.1. - Fonctionnement au démarrage et au ralenti.I.1. - Operation at start and idle.

La pression minimale dans la chambre de travail (2) est de 1 bar-absolu. The minimum pressure in the working chamber (2) is 1 bar absolute.

La pression de rappel (à la pression des moyens d'alimentation basse pression (20)) s'exerçant sur la section transversale différentielle du deuxième piston (53) et le ressort de rappel (51) amènent le piston différentiel (47) sur sa butée avant (52). The return pressure (at the pressure of the low pressure supply means (20)) acting on the differential cross-section of the second piston (53) and the return spring (51) bring the differential piston (47) onto its front stop (52).

Au démarrage du moteur, la pression dans la chambre de travail 2 du moteur montera à :
Pe = Pa x (RV)1,35 = 1 x (15)1735 - 40 bars
Cette pression, s'exerçant sur toute la surface (49) du premier piston 48, sera suffisante pour enfoncer le piston différentiel (47).When starting the engine, the pressure in the working chamber 2 of the engine will rise to:
Pe = Pa x (RV) 1.35 = 1 x (15) 1735 - 40 bar
This pressure, exerted over the entire surface (49) of the first piston 48, will be sufficient to drive the differential piston (47).

On suppose que le volume maximal engendré par les courses du deuxième piston (53) et du troisième piston (56) réunis est égal à 1 % du volume de l'accumulateur (58). It is assumed that the maximum volume generated by the strokes of the second piston (53) and the third piston (56) combined is equal to 1% of the volume of the accumulator (58).

Au premier tour du moteur, la pression dans l'accumulateur (58) s'élèvera de = = 15000 x #V = 150 bars. At the first turn of the motor, the pressure in the accumulator (58) will rise by = = 15000 x #V = 150 bar.

V
Au second tour du moteur, la pression atteindra 2 x 150 = 300 bars. Mais l'équilibre du piston différentiel imposera une pression maximale de S1 10
Paccumulateur = S2+S3 x Pc = x 40 = 200 bars.V
In the second turn of the engine, the pressure will reach 2 x 150 = 300 bars. But the balance of the differential piston will impose a maximum pressure of S1 10
Accumulator = S2 + S3 x Pc = x 40 = 200 bar.

2
La pression d'injection de 200 bars sera atteinte dans l'accumulateur après deux tours de manivelle.2
The injection pressure of 200 bar will be reached in the accumulator after two crank turns.

I.2 - Fonctionnement à la pleine puissance.I.2 - Operation at full power.

La pression de suralimentation monte à 3 bars et la pression dans la chambre de travail (2) en fin de compression monte à :
Pe = Pa x (RV)174 = 3 x (15)174 = 133 bars. et, après combustion, Pe = 1,5 x 133 = 200 bars.The boost pressure rises to 3 bar and the pressure in the working chamber (2) at the end of the compression rises to:
Pe = Pa x (RV) 174 = 3 x (15) 174 = 133 bar. and, after combustion, Pe = 1.5 x 133 = 200 bar.

La pression maximale dans l'accumulateur (58) montera au plus à
S1
Pi = x Pe = 5 x 200 = 1 000 bars.The maximum pressure in the accumulator (58) will be at most
S1
Pi = x Pe = 5 x 200 = 1000 bar.

S2+S3 II - Cas du moteur fortement suralimenté à rapport
volumétrique de compression faible - rapport volumétrique de compression RV = 8/1 - pression maximale de suralimentation Pa # 20 bars abs II.1 - Au démarrage : Pa = 1 bar
Le ressort (51) amène le piston différentiel (47) sur sa butée avant (52) (même en l'absence de pression de rappel).S2 + S3 II - Highly turbocharged engine case
low compression volumetric - compression ratio RV = 8/1 - maximum boost pressure Pa # 20 bar abs II.1 - At start-up: Pa = 1 bar
The spring (51) brings the differential piston (47) to its front stop (52) (even in the absence of restoring pressure).

La pression dans la chambre de travail 2 atteint lavaleur Pcompression = Pa x (RV)1 35 = 1 x (8)1735 = 17 bars et après combustion Pcombustion = 1,5 Pcompression = 25 bars. The pressure in the working chamber 2 reaches the value Compression = Pa x (RV) 1 35 = 1 x (8) 1735 = 17 bar and after combustion Combustion = 1.5 Compression = 25 bar.

La pression dans l'accumulateur atteindra la valeur maximale de
P accumulateur # Pcombustion x = 25 x 5 = 124 bar
Cette valeur sera atteinte en un tour de manivelle (si la cylindrée du piston différentiel est d'environ 1 % du volume de l'accumulateur).The pressure in the accumulator will reach the maximum value of
P accumulator # Pombustion x = 25 x 5 = 124 bar
This value will be reached in one crank turn (if the displacement of the differential piston is approximately 1% of the volume of the accumulator).

A chaque cycle, autour du Point Mort Bas, la force de rappel du piston différentiel sera
FR = Paccu x 53 + PR x S2 - Pa x S1 > O II.2 - A la pleine puissance : Pa = 11 bars.At each cycle, around the Low Dead Point, the restoring force of the differential piston will be
FR = Paccu x 53 + PR x S2 - Pa x S1> O II.2 - At full power: Pa = 11 bar.

La pression dans la chambre de travail atteindra la valeur maximale (avant combustion). The pressure in the working chamber will reach the maximum value (before combustion).

1,4 1,4
Pc = Pa x (RV) = 11 x (8 ) = 202 bars.1.4 1.4
Pc = Pa x (RV) = 11 x (8) = 202 bar.

(Après combustion, cette pression augmente généralement de 50 %). (After combustion, this pressure generally increases by 50%).

Pcombustion = 1r5 Pcompression = 303 bars. Heat = 1r5 Compression = 303 bar.

La pression dans l'accumulateur (58) atteindra la valeur maximale de S1
P accumulateur = PcOmbustion x S2+S3 = S x 303 = 1 516 bars.The pressure in the accumulator (58) will reach the maximum value of S1
P accumulator = PcOmbustion x S2 + S3 = S x 303 = 1516 bars.

Autour du Point Mort Bas : Pc = Pa = 11 bars.Around the Low Dead Point: Pc = Pa = 11 bar.

La force de rappel du piston différentiel sera
FR = S2 x Pr + S3 x Paccumulateur --S x Pe soit
FR = 1 x 5 + 1 x 1 516 - 10 x 11 x S1 = 1 411 x 1.The restoring force of the differential piston will be
FR = S2 x Pr + S3 x Accumulator - S x Pe either
FR = 1 x 5 + 1 x 1516 - 10 x 11 x S1 = 1,411 x 1.

La force de rappel sera largement suffisante pour repousser le piston différentiel sur sa butée et permettra la réalimentation du système d'injection. The return force will be largely sufficient to push the differential piston back to its stop and allow the refeeding of the injection system.

On se réfère à la figure 10. Referring to Figure 10

Sur cette figure, le piston différentiel (61) à trois étages comporte un premier piston de grand diamètre (62) analogue au piston (48) de la figure 9, un second piston (63) de surface (64) réduite qui délimite la susdite quatrième cavité de volume variable (65) faisant office d'accumulateur de pression et un troisième piston (66) coulissant dans un cylindre de diamètre réduit de manière à délimiter la susdite deuxième cavité (67) qui communique, par un clapet d'aspiration (5), avec les moyens d'alimentation de combustible à basse pression (20, 20a) et, par un clapet de refoulement (69), avec l'accumulateur (65). In this figure, the three-stage differential piston (61) comprises a first large diameter piston (62) similar to the piston (48) of FIG. 9, a second piston (63) of reduced surface area (64) which delimits the aforesaid fourth cavity of variable volume (65) acting as a pressure accumulator and a third piston (66) sliding in a cylinder of reduced diameter so as to delimit the aforesaid second cavity (67) which communicates, by a suction valve ( 5), with the low-pressure fuel supply means (20, 20a) and, by a discharge valve (69), with the accumulator (65).

Bien entendu, on préfèrera, dans la forme de réalisation perfectionnée de l'invention, rassembler l'injecteur (4) et le piston différentiel (47) ou (61) des moyens générateurs de haute pression (19) en une seule unité coulissante d'une manière analogue à celle décrite en regard de la figure 2. Of course, it will be preferable, in the improved embodiment of the invention, to assemble the injector (4) and the differential piston (47) or (61) of the high pressure generating means (19) in a single sliding unit. in a manner analogous to that described with reference to FIG.

Une telle forme de réalisation perfectionnée et intégrée est représentée sur la figure 11 où l'on voit un tel ensemble (70) comprenant un corps d'injecteur formant un premier piston de grand diamètre (71) analogue au piston (62) et se déplaçant dans un cylindre (72) formant, à l'opposé de la face soumise à la pression des gaz dans la chambre de travail (2) à volume variable, la susdite troisième cavité (73) reliée par une canalisation (74), aux moyens d'alimentation basse pression (20). Such an improved and integrated embodiment is shown in FIG. 11 in which such an assembly (70) is seen including an injector body forming a first large diameter piston (71) similar to the piston (62) and moving in a cylinder (72) forming, opposite the face subjected to the pressure of the gases in the working chamber (2) with variable volume, the aforesaid third cavity (73) connected by a pipe (74), to the means low pressure supply (20).

Le premier piston (71) se prolonge par un deuxième piston (76) coulissant dans un cylindre de diamètre intermédiaire (77) et dont la surface différentielle de piston (78) délimite la susdite quatrième cavité constituant l'accumulateur (79). Un ressort de rappel assez faible (80), situé dans l'accumulateur, ramène l'ensemble en position de rappel contre la butée axiale (52). The first piston (71) is extended by a second piston (76) sliding in a cylinder of intermediate diameter (77) and whose differential piston surface (78) defines the aforesaid fourth cavity constituting the accumulator (79). A rather weak return spring (80), located in the accumulator, returns the assembly in the return position against the axial stop (52).

Le deuxième piston (76) se prolonge par un troisième piston (81), coulissant dans un cylindre (82) de façon à délimiter la susdite deuxième cavité de volume variable (83) et qui communique par un clapet d'aspiration (55) avec la pompe d'alimentation basse pression (75) et, par un clapet de refoulement (87) puis un passage (89) interne au piston avec l'accumulateur (79). L'accumulateur (79) peut être relié directement à la pompe d'alimentation basse pression (75), par un distributeur à trois voies (33). The second piston (76) is extended by a third piston (81) sliding in a cylinder (82) so as to delimit the aforesaid second cavity of variable volume (83) and which communicates by a suction valve (55) with the low pressure supply pump (75) and, by a discharge valve (87) and a passage (89) internal to the piston with the accumulator (79). The accumulator (79) can be connected directly to the low-pressure feed pump (75) by a three-way distributor (33).

L'ensemble (70) contient à son intérieur la susdite première cavité (17) avec le siège de l'aiguille (84) permettant d'interrompre ou d'autoriser la communication entre la cavité (17) et le sac ou sixième cavité (90) dans la paroi de laquelle sont percés les orifices d'injection (14). L'aiguille (84), rappelée par le ressort de fermeture (85) autorisant une fermeture douce, présente une face supérieure coulissant dans une cinquième cavité (86) reliée par un passage interne, une gorge périphérique puis un conduit, au distributeur (33), pour être mise alternativement en communication avec l'accumulateur (79) et la basse pression (75). Enfin la première cavité (17) est mise en communication permanente, par un conduit (88), avec le passage (89), situé dans les deuxième et troisième pistons, et qui débouche librement dans l'accumulateur. The assembly (70) contains at its interior the aforesaid first cavity (17) with the seat of the needle (84) making it possible to interrupt or allow the communication between the cavity (17) and the bag or sixth cavity ( 90) in the wall of which are drilled the injection ports (14). The needle (84), recalled by the closing spring (85) allowing a soft closure, has a sliding upper face in a fifth cavity (86) connected by an internal passage, a peripheral groove and a conduit to the distributor (33). ), to be alternately in communication with the accumulator (79) and the low pressure (75). Finally the first cavity (17) is placed in permanent communication, via a conduit (88), with the passage (89), located in the second and third pistons, and which opens freely into the accumulator.

Le fonctionnement de ce dispositif se déduit du fonctionnement des dispositifs de la figure 2 et de la figure 10. The operation of this device is deduced from the operation of the devices of FIG. 2 and FIG.

Claims

1. Device for injecting liquid fuel into the working chamber of variable volume (2) of an internal combustion engine, which comprises - an injector (4) capable of injecting into the chamber

working the liquid fuel, and having a nozzle

(5) communicating with said working chamber, a

first cavity (17) communicating with said nozzle, and a

shutter means (6) capable of interrupting and

to establish the communication between said first cavity and

said nozzle, - means generating high fuel pressure

opening, preferably permanently, in said

first cavity, - low pressure generating means (20, 20a), connected

to a source of liquid fuel, to supply the

said means generating high pressure of

fuel, - and control means for actuating said means

shutter, characterized in that the aforesaid high pressure generating means

of fuel comprise compression means (21,

34, 61, 70) actuated directly by the pressure of

motor fluid locked in the volume working chamber

variable, against recall means, to generate

a high fuel pressure by amplification,

differential type, of said pressure in the chamber of

work, and in that said control means (33) are arranged

to cyclically control opening and closing

said shutter means independently of said

high fuel pressure.

2. Device according to claim 1, characterized in that the fuel high pressure generating means are constituted by - a differential pump piston (21, 34), of

revolution, which slides axially in a dwelling

cylindrical (22,36) integral with said cylinder head and which is

consisting of two stepped cylinders with parallel axes and

preferably, the first cylinder (23) being in

permance open at the bottom, towards the chamber

the second cylinder (24) having a section

lower transverse than that of the first cylinder and

being blind in its upper part, - the aforementioned sliding pump differential piston (21, 34)

axially in said housing with two stepped cylinders,

being applied against an axial abutment (25) secured to

the cylinder head by elastic return means (26, 40, 41,

54, 58, 67) whose force exerts itself in the direction of the

working chamber and the range of which is sufficient to

maintain this support when the engine is idle or

when in operation and that the volume of the

working chamber is maximum, - the lower face of the differential piston sliding in

the first cylinder being permanently exposed to the action

of the working fluid enclosed in the working chamber of

variable volume, - the upper face of the small section piston

cross-section of the sliding differential piston in the

second cylinder so as to delimit a second cavity

(30, 40, 65) which communicates on the one hand and by

through a first conduit, with the aforesaid

first cavity (17), and secondly, via

a suction valve, with the aforesaid means

supply of liquid fuel under low pressure.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that a pressure accumulator (58, 65) is interposed in the conduit providing communication between said first (17) and second (30, 40, 65) cavities.

4. Device according to claim 3, characterized in that a discharge valve (59, 87) is interposed between said second cavity and said pressure accumulator.

5. Device according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the aforesaid elastic return means of the differential pump piston are constituted by fluid pressure generating means.

6. Device according to claim 5, characterized in that said fluid pressure generating means are constituted by said low pressure liquid fuel supply means (20, 20a), the upper face of the piston of large size. diameter of the aforesaid differential piston delimiting a third cavity (41, 73) which communicates permanently with the fuel supply means under low pressure.

7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the aforesaid resilient return means of the differential pump piston further comprise a mechanical spring (26, 51, 80).

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said control means shutter means (6) of

the injector, cyclically controlled externally

independent of the pressure generated by the said means generating high fuel pressure, are constituted by electro-magnetic means whose force is cyclically exerted, in response to an external order given in synchronism with the rotational movement of the engine, for cause the opening and closing of the aforementioned shutter means of the injector.

9. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said means for controlling the shutter means of the injector are of a mechanical nature.

10. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said control means (38) shutter means of the injector are of hydraulic nature.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that said injector is movable relative to the cylinder head, its outer surface having a cylindrical portion of revolution whose outer diameter is at most equal to the inner diameter of the first cylinder. of the aforesaid cylindrical housing integral with the cylinder head, said injector being integral with a piston of revolution whose outer diameter is at most equal to the inside diameter of the second cylinder of the aforesaid cylindrical housing, the assembly constituted by the mobile injector and the aforesaid cylindrical piston thus forming the aforesaid differential piston pump.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the aforesaid shutter means of the injector consists of a body and a movable needle (6, 84) can move axially in said body. injector, - said needle (6, 84), of revolution form,

having a cylindrical piston in its part

superior, and a conical scope in its part

lower part, - said body having an internal recess delimited by

a cylindrical bore whose inside diameter is at

less equal to the outside diameter dri aforesaid piston

needle, and in its lower part by a seat

conical (11) coaxial with said cylindrical bore, seat

extended by a cavity of revolution (18) closed towards the

bottom, the wall of this cavity (18) constituting the aforesaid

injection nozzle pierced with at least one injection port

opening into said working chamber, - said needle (6), when its conical bearing is in

support, thanks to elastic return means, on the

conical seat of the injector - seat whose diameter

outside is less than the diameter of the needle piston

separating said recess into three cavities, namely

. the aforesaid first cavity (17), situated in front of the

underside of the needle and bounded by

side walls of the recess, and the surface of

the needle located above its conical scope,

a fifth cavity (16, 86) located above the

upper face of the needle,

. a sixth cavity (18), and of minimal volume located

below the tapered scope of the needle and

delimited by the inner walls of the aforesaid nozzle

injector, and therefore communicates permanently with

the engine working chamber through the

injection ports.

13. Device according to one of claims 10 to

12, characterized in that the aforesaid cyclic control means of the shutter means of the injector are constituted by a three-way distributor (33) and two positions which, in one of these two positions, communicates the first cavity (17) with the fifth cavity (16, 86) so as to force the needle (6) resting on its conical seat, and in the other position, communicate this fifth cavity (16, 86) with the aforesaid means supplying low pressure liquid fuel (22) so as to allow the needle to lift from its conical seat.

14. Device according to any one of claims 5 to 13, characterized in that the aforesaid staged cylindrical housing in which slides the aforesaid differential pump piston comprises a third stage consisting of a third cylinder coaxial with the first two in which slides a third piston (54, 77) integral with the first two and of smaller cross-section than the aforesaid first piston of large diameter so as to define a fourth cavity of variable volume which communicates permanently with the aforesaid accumulator.

15. Internal combustion engine with a variable volume working chamber, the device for injecting pressurized liquid fuel into the working chamber is in accordance with any one of the preceding claims.