EP1007838B1 - Dispositif d'aspiration a base de pompe a jet pour reservoir de carburant de vehicules automobiles - Google Patents

Dispositif d'aspiration a base de pompe a jet pour reservoir de carburant de vehicules automobiles Download PDF

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EP1007838B1 EP97942078A EP97942078A EP1007838B1 EP 1007838 B1 EP1007838 B1 EP 1007838B1 EP 97942078 A EP97942078 A EP 97942078A EP 97942078 A EP97942078 A EP 97942078A EP 1007838 B1 EP1007838 B1 EP 1007838B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/461—Adjustable nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/02—Feeding by means of suction apparatus, e.g. by air flow through carburettors

Definitions

  • the present invention relates to the field of suction devices for base of jet or Venturi effect pumps.
  • the present invention applies to pumping fuel for vehicles automobiles.
  • jet or Venturi effect pumps are generally used to transfer fuel between pockets in multi-pocket tanks, or to transfer fuel from a main tank to a reserve bowl from which the fuel is drawn to be directed to the engine.
  • Examples of pump-based fuel suction devices jet or Venturi effect are illustrated in documents DE-A-3915185, DE-A-3612194 or DE-A-2602234.
  • Suction devices based on jet or Venturi effect pumps conventionally comprise a conduit which receives an injected flow, provided at its outlet of a first converging nozzle forming opposite a second converging forming a venturi tube which leads to the outlet of the device, to deliver a transferred flow, the main input of the device through which the sucked flow passes being located between the two convergers, i.e. between the nozzle and the tube venturi.
  • Document JP-A-2095800 describes a jet pump in which a nozzle is formed of elastic material, fluoroelastomer for example, so that the section of this nozzle adapts to the pressure injected.
  • the present invention now aims to improve the suction devices for fuel based on jet pumps or Venturi effect.
  • a jet or effect pump Venturi comprising a body 10.
  • the latter carries an injection tube 20 which receives an injected flow Qi.
  • This flow injected Qi can come for example from a return of fuel not consumed by the motor, or an output stage of a main pump, for example a electric pump.
  • the injection tube 20 is equipped at its outlet (located in a chamber 12 of the body 10) of a convergent 22 forming a nozzle consisting of a nozzle, preferably of elastic material, of cross-section variable opening according to the pressure and flow injected Qi. So according to the invention, the opening of the nozzle 22 automatically increases when the pressure of the injected flow Qi believes.
  • the nozzle 22 is coaxial with the chamber 12 formed in the body 10. More specifically, the variable section nozzle 22 is placed opposite a second convergent 14 forming a venturi tube, produced in the body 10. This venturi tube 14 opens into a mixer tube 16 connected to outlet 18 of the device by a diffuser 17 itself consisting for example of a divergent towards exit 18.
  • the body 10 also has an inlet 13 which connects the outside of the body 10 to the chamber 12 upstream of the venturi tube 14, that is to say between the outlet of the nozzle 22 and the venturi tube 14.
  • the inlet 13 receives a suction flow Qa taken from a reservoir of fuel.
  • the output 18 delivers a transferred flow rate Qt equal to the sum of the injected flow Qi and the sucked flow Qa.
  • the elastic nozzle 22 must of course be connected so sealed on the outlet of the injection line 20 and also define a sealing with the body 10 so that the suction flow Qa passes entirely through entrance 13.
  • the nozzle elastic 22 is attached to the outlet of the injection tube 20.
  • the invention is not limited to this embodiment. So, alternatively, we may include integrating the elastic nozzle 22 on the injection tube 20.
  • the elastic nozzle 22 must be made of a compatible material with the fuel used.
  • it is preferably a compatible material with any type of fuel, petrol or diesel, to allow the realization a universal device (whose elastic characteristics change little as a function of fuel temperature and aging in the fuel).
  • the nozzle 22 is thus produced preferably based on natural rubber or elastomer, preferably fluoroelastomer, such as fluorosilicone or fluorocarbon.
  • the nozzle 22 can for example be made from the material sold under the VITTON brand.
  • the material composing the elastic nozzle 22 preferably has a high fluorite index typically greater than 60% very preferably greater than 65%.
  • the material constituting the nozzle elastic 22 preferably has a hardness of the order of 60 shoreA.
  • the elastic nozzle of variable opening section 22 preferably consists of several symmetrical elastic lips around an axis O-O centered on the chamber 12 of the body 10. This arrangement makes it possible to maintain an injected jet Qi centered on the chamber 12 and the venturi tube 14 whatever the opening of the elastic nozzle 22.
  • the invention is not limited to this provision particular but may have a different number of lips, for example equal to three or even greater than four.
  • the elastic nozzle 22 is preferably adapted to withstand injected flows Qi likely to evolve between 0 and 200 l / h, with a back pressure field on the conduit 20 between 0 and 150kPa.
  • the elastic nozzle 22 according to the present invention offers many advantages over jet or Venturi effect pumps classics.
  • jet pumps are sized for generate a maximum back pressure in relation to the constraints of functioning of the organs upstream of the nozzle receiving the injected flow (petrol version regulator, mechanical diesel pump, ). This against pressure makes it possible to define the minimum tolerable diameter when the injected flow is at its maximum value (zero motor consumption and flow maximum pump for example). For lower injected flows, the jet speed is reduced accordingly and the efficiency of the jet pump is reduced (linear decrease in the Qa / Qi training rate).
  • the present invention finds particular interest in the applications with variable injection rates.

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Description

La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'aspiration à base de pompes à jet ou effet Venturi.
La présente invention s'applique au pompage de carburant pour véhicules automobiles.
On a déjà proposé de nombreux dispositifs d'aspiration à base de pompes à jet ou effet Venturi pour réservoir de carburant de véhicules automobiles. Les pompes à jet ou effet Venturi sont généralement utilisées pour transférer du carburant entre poches dans des réservoirs muttipoches, ou encore pour transférer du carburant d'un réservoir principal vers un bol de réserve à partir duquel le carburant est puisé pour être dirigé vers le moteur.
Des exemples de dispositifs d'aspiration de carburant à base de pompes à jet ou effet Venturi sont illustrés dans les documents DE-A-3915185, DE-A-3612194 ou DE-A-2602234.
Les dispositifs d'aspiration à base de pompes à jet ou effet Venturi comprennent de façon classique un conduit qui reçoit un débit injecté, muni à sa sortie d'un premier convergent formant gicleur placé en regard d'un second convergent formant tube venturi lequel aboutit à la sortie du dispositif, pour délivrer un débit transféré, l'entrée principale du dispositif par lequel passe le débit aspiré étant situé entre les deux convergents, c'est-à-dire entre le gicleur et le tube venturi.
Le document JP-A-2095800 décrit une pompe à jet dans laquelle une buse est formée en matériau élastique, fluoroélastomère par exemple, de sorte que la section de cette buse s'adapte à la pression injectée.
La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs d'aspiration pour carburant à base de pompes à jet ou effet Venturi.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif d'aspiration type pompe à jet ou effet Venturi dans lequel le gicleur qui reçoit le débit injecté est formé d'une buse composée de plusieurs lèvres en matériau élastique adaptées de sorte que la buse présente une section variable selon la pression et le débit injecté.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels:
  • la figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de pompage conforme à la présente invention,
  • la figure 2 représente une vue en bout d'un gicleur élastique conforme à une première variante de l'invention,
  • la figure 3 représente une vue latérale de ce gicleur,
  • la figure 4 représente une vue en bout d'un gicleur conforme à une seconde variante de l'invention,
  • la figure 5 représente une vue latérale de ce gicleur,
  • la figure 6 représente des courbes qui illustrent la contre-pression en fonction du débit injecté pour un gicleur classique formé d'un gicleur de section constante et un gicleur formé d'un clapet élastique à section variable conforme à l'invention, dans les mêmes conditions de contre-pression aval,
  • la figure 7 représente des courbes qui illustrent le taux d'aspiration Qa/Qi en fonction du débit injecté pour les mêmes gicleurs,
  • la figure 8 représente des courbes qui illustrent la section de jet, en fonction du débit injecté, pour les mêmes gicleurs,
  • la figure 9 représente des courbes qui illustrent la vitesse du jet en fonction du débit injecté pour les mêmes gicleurs, et
  • la figure 10 représente une courbe qui illustre le rapport entre le débit aspiré à l'aide d'un gicleur élastique conforme à l'invention et le débit aspiré par un gicleur de section constante classique, en fonction du débit injecté.
On a illustré sur la figure 1 annexée, une pompe à jet ou effet Venturi conforme à la présente invention comprenant un corps 10. Celui-ci porte un tube d'injection 20 qui reçoit un débit injecté Qi. Ce débit injecté Qi peut provenir par exemple d'un retour de carburant non consommé par le moteur, ou d'un étage de sortie d'une pompe principale, par exemple une pompe électrique.
Selon l'invention, le tube d'injection 20 est équipé à sa sortie (située dans une chambre 12 du corps 10) d'un convergent 22 formant gicleur constitué d'une buse, de préférence en matériau élastique, de section d'ouverture variable selon la pression et le débit injecté Qi. Ainsi selon l'invention, l'ouverture du gicleur 22 croit automatiquement lorsque la pression du débit injecté Qi croit.
Le gicleur 22 est coaxial à la chambre 12 formée dans le corps 10. Plus précisément, le gicleur de section variable 22 est placé en regard d'un second convergent 14 formant tube venturi, réalisé dans le corps 10. Ce tube venturi 14 débouche dans un tube mélangeur 16 relié à la sortie 18 du dispositif par un diffuseur 17 lui-même constitué par exemple d'un divergent en direction de la sortie 18.
Le corps 10 possède en outre une entrée 13 qui relie l'extérieur du corps 10 à la chambre 12 en amont du tube venturi 14, c'est-à-dire entre la sortie du gicleur 22 et le tube venturi 14.
L'entrée 13 reçoit un débit aspiré Qa prélevé dans un réservoir de carburant.
De façon classique en soi, la sortie 18 délivre un débit transféré Qt égale à la somme du débit injecté Qi et du débit aspiré Qa.
Le gicleur élastique 22 doit bien entendu être raccordé de façon étanche sur la sortie de la ligne d'injection 20 et définir également une étanchéité avec le corps 10 de sorte que le débit aspiré Qa transite intégralement par l'entrée 13.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le gicleur élastique 22 est rapporté sur la sortie du tube d'injection 20. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Ainsi, en variante, on peut prévoir d'intégrer le gicleur élastique 22 sur le tube d'injection 20.
Le gicleur élastique 22 doit être réalisé en un matériau compatible avec le carburant utilisé.
Plus précisément, il s'agit de préférence d'un matériau compatible avec tout type de carburant, essence ou gasoil, pour permettre la réalisation d'un dispositif universel (dont les caractéristiques élastiques évoluent peu en fonction de la température du carburant et du vieillissement dans le carburant).
Dans le cadre de la présente invention, le gicleur 22 est ainsi réalisé de préférence à base de caoutchouc naturel ou élastomère, de préférence de fluoroélastomère, tel que fluorosilicone ou fluorocarbone. Le gicleur 22 peut par exemple être réalisé à base du matériau commercialisé sous la marque VITTON.
Dans le cadre de la présente invention, le matériau composant le gicleur élastique 22 possède de préférence un indice de fluorine élevé typiquement supérieur à 60% très préférentiellement supérieur à 65%.
Par ailleurs, selon l'invention, le matériau constituant le gicleur élastique 22 présente de préférence une dureté de l'ordre de 60 shoreA.
Dans le cadre de la présente invention, le gicleur élastique de section d'ouverture variable 22 est constitué de préférence de plusieurs lèvres élastiques symétriques autour d'un axe O-O centré sur la chambre 12 du corps 10. Cette disposition permet de maintenir un jet injecté Qi centré sur la chambre 12 et le tube venturi 14 quelle que soit l'ouverture du gicleur élastique 22.
On a illustré sur les figures 2 et 3 une première variante de réalisation de gicleur élastique 22 à deux lèvres 220, 222, tandis que l'on a illustré sur les figures 4 et 5 une seconde variante de réalisation de gicleur élastique 22 à quatre lèvres 225, 226, 227 et 228.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette disposition particulière mais peut comporter un nombre de lèvres différent, par exemple égal à trois ou encore supérieur à quatre.
Dans le cadre de la présente invention, le gicleur élastique 22 est de préférence adapté pour supporter des débits injectés Qi susceptibles d'évoluer entre 0 et 200 l/h, avec un champ de contre pression sur le conduit 20 compris entre 0 et 150kPa.
Le gicleur élastique 22 conforme à la présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux pompes à jet ou effet Venturi classiques.
En effet, les pompes à jet classique sont dimensionnées pour générer une contre pression maximale en rapport avec les contraintes de fonctionnement des organes en amont du gicleur recevant le débit injecté (régulateur en version essence, pompe mécanique en diesel, ...). Cette contre pression permet de définir le diamètre minimal tolérable lorsque le débit injecté est à sa valeur maximale (consommation moteur nulle et débit de pompe maximal par exemple). Pour des débits injectés plus faibles, la vitesse du jet est réduite d'autant et l'efficacité de la pompe à jet se trouve réduite (diminution linéaire du taux d'entraínement Qa/Qi).
Par contre, l'utilisation d'un gicleur élastique 22 conforme à la présente invention permet :
  • de réguler automatiquement la section du gicleur 22 en fonction du débit injecté Qi,
  • une vitesse élevée de jet pour les faibles débits (augmentant l'effet venturi d'aspiration),
  • de garder une section de jet réduite pour les débits faibles et donc d'augmenter le taux d'entraínement par rapport à une section fixe constante classique,
  • de limiter la contre pression par ouverture progressive de la section avec le débit injecté.
La présente invention trouve en particulier intérêt dans les applications à débits d'injection variables.
Bien entendu, les courbes données sur les figures 6 à 10, ne sont aucunement limitatives.

Claims (11)

  1. Pompe à jet ou effet Venturi pour l'aspiration de carburant dans un réservoir de véhicules automobiles du type comprenant un conduit d'injection (20) recevant un débit injecté muni d'un convergent formant gicleur en sortie, en regard d'un second convergent (14) formant tube venturi relié à la sortie (18) du dispositif délivrant un débit transféré, une entrée (13) par lequel transite un débit aspiré débouchant entre le gicleur et le tube venturi (22, 14), caractérisée par le fait que le gicleur (22) qui reçoit le débit injecté est formé d'une buse composée de plusieurs lèvres en matériau élastique adaptées de sorte que la buse présente une section variable selon la pression et le débit injecté Qi.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les lèvres élastiques (220, 222 ; 225, 226, 227, 228) sont symétriques par rapport à l'axe de l'entrée du venturi.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le gicleur (22) comprend deux lèvres (220, 222) diamétralement opposées.
  4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le gicleur (22) comprend quatre lèvres (225, 226, 227, 228) équi-réparties autour d'un axe.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le gicleur (22) est formé d'un caoutchouc naturel ou d'un élastomère.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le gicleur (22) est formé d'un fluoroélastomère.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le gicleur (22) est formé d'un fluorosilicone ou d'un fluorocarbone.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le matériau constituant le gicleur (22) possède un indice de fluorine supérieur à 60%, préférentiellement supérieur à 65%.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le matériau constituant le gicleur (22) présente une dureté de l'ordre de 60 shoreA.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le gicleur (22) est rapporté sur la sortie d'un tube d'injection (20).
  11. Réservoir de carburant équipé d'un dispositif d'aspiration conforme à l'une des revendications 1 à 10.
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