EP1255040A1 - Dispositif de démarrage pour moteurs à combustion interne - Google Patents

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EP1255040A1
EP1255040A1 EP02290993A EP02290993A EP1255040A1 EP 1255040 A1 EP1255040 A1 EP 1255040A1 EP 02290993 A EP02290993 A EP 02290993A EP 02290993 A EP02290993 A EP 02290993A EP 1255040 A1 EP1255040 A1 EP 1255040A1
Authority
EP
European Patent Office
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piston
accumulator
fuel
stop
accumulator means
Prior art date
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Granted
Application number
EP02290993A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1255040B1 (fr
Inventor
Eric Condemine
Vincent Basso
Michel Cossenet
Jean-Claude Chatain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1255040A1 publication Critical patent/EP1255040A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1255040B1 publication Critical patent/EP1255040B1/fr
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    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/065—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at hot start or restart
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails

Definitions

  • the invention relates to a starting device for engines with a common fuel injection rail.
  • Patent application US5839413 discloses a system which reduces the starting time of an engine "common rail".
  • the principle of this system consists in making communicate the common rail not only to a pump high pressure but also to a low pressure circuit thanks to two calibrated non-return valves (a first bass pressure and a second high pressure).
  • the low circuit pressure has a low pressure accumulator which allows maintain a stable pressure lower than that delivered when the high pressure pump is at full load. So at starting while the high pressure pump is on running, the low pressure circuit is already compressing the fuel in the common rail. Then when the high pressure pump exerts a pressure higher than that prevailing in the circuit low pressure, the low pressure valve, which let through until then the low pressure flow will close in favor of second valve.
  • the common rail is finally set up pressure only by the high pressure pump.
  • the purpose of the present invention is to overcome all or some of the drawbacks encountered in the prior art. So, the invention proposes a device for starting up a constitution simple for internal combustion engine, which can be integrated by causing few modifications to the engine and which allows to shorten the start-up time so as to allow the adaptation of these engines to "stop and start”.
  • the invention provides a starting device for internal combustion engine comprising means pressurized fuel accumulator, means pressurized fuel supply and at least one injection means supplied with fuel by the means accumulator characterized in that it additionally comprises a energy storage device powered by pressure prevailing in said accumulator means and in that the energy storage device is able to supply at startup said energy stored so as to provide a second fuel compression means allowing said engine to start faster
  • This invention thus avoids modifications heavy structural, not having to provide too much energy additional to that currently required and to provide the injectors with sufficient pressure to initiate the engine until the high pressure pump takes over relay.
  • the fuel supply means advantageously have a high pump pressure supplying fuel to said accumulator means and a non-return valve allowing a direction of circulation of the fuel only from said pump to said means accumulator.
  • This system allows, upon release of said energy, that the pressure is confined in the means accumulator and thus provides the minimum pressure required injection means.
  • said energy storage means is, according to the invention, located at one of the two ends of said means accumulator and includes a piston, a spring located between said piston and said end, at least a first stop static and at least one second movable stop allowing to limit the stroke of said piston.
  • said first stop static is advantageously able to accommodate said piston in order to limit the spring stress.
  • said second stops include control means allowing, during the engine operation, to prevent movement of the piston from said end towards the inside of said means accumulator and, during startup, to authorize this same movement.
  • This simple pair of stops allows you to release or to keep the piston-spring assembly under stress.
  • the means of control are electromagnetic for compactness and optimal tool precision.
  • the storage means of energy advantageously, comprises a piston, a means elastic located between said piston and said end and a locking system to selectively release the piston.
  • the locking system comprises at least three rods provided at each of their ends with rollers and pivotally mounted on a disc, a shaft connecting the piston and the disc, elastic means connecting the links together and control means allowing according to the commands transmitted to the steering means to selectively block the links between said control means and the end of the medium accumulator.
  • Steering means comprise a stop substantially in truncated cone shape, a sensitive T-shaped piece of which the base extends said stop and the body of which is piloted in translation by electromagnetic means allowing the said first rollers to follow the surface of the stop for selectively block or unblock the second rollers of the end of the accumulator means.
  • the central element of the starting device shown generally in 1 is the fuel accumulator means 2 or common rail. Significantly cylindrical in shape, it is connected to fuel supply means 3, to a means energy store 4 and injection means 5.
  • the injection means 5 in the example illustrated consist of pipes 9 and injectors 10.
  • it is a common rail motor managing the injection of four cylinders.
  • Each of the injectors distributes the fuel under pressure in each combustion chamber (not shown).
  • the device 1 includes an energy storage means 4 cooperating with the fuel accumulator means 2.
  • Said storage means energy consists mainly of a piston 11, a spring 12 and two sets of stops 13, 14.
  • the piston 11 is movable inside the means pressurized fuel accumulator 2. Displacement piston 11 is sealed by means of a connecting means 15, like an annular seal or segment, contained at its periphery.
  • the spring 12 previously cited is connected in the example illustrated between the end of the accumulator means 2b, opposite the end 2a to which the duct 7 and the piston 11 are connected.
  • the energy storage means 4 has two stop series 13, 14.
  • the first series formed by a single stop 13, is static and annular in shape. She is secured inside the accumulator means 2 between its end 2b and the piston 11.
  • the second series composed of two stops 14, is movable by so as to be able to cooperate with the piston 11 to make this last 11 stationary in ramp 2. This cooperation can be carried out for example using an attachment of the type tenon 14 - mortise 11.
  • this second series of stops 14 sometimes authorizes sometimes prevents the passage of piston 11 to its proximity.
  • the control command for these two movable stops is of the electromagnetic type.
  • the piston 11 of the storage means energy 4 is in the rest position (corresponding to the spring -12- in equilibrium) and the second series of stops 14 authorizes the passage of the piston 11 near it.
  • the piston is therefore in the position furthest from the end 2b.
  • This first starting is therefore carried out as for a conventional engine.
  • the high pressure pump 6 will supply fuel under pressure the accumulator means 2 through the conduit 7.
  • the pressure, arriving at the injectors 10 via the lines 9, is sufficient to activate them, the engine is started.
  • the energy storage means 4 will be activated. Indeed thanks to the high pressure prevailing in the accumulator means 2, the piston 11 will be moved from the interior of said accumulator towards its end 2b thus compressing the spring 12.
  • the calibration of the spring 12 is such with respect to the pressure in the accumulator means 2 that the piston 11 will very quickly be pushed into region 2b where the single stop 13 is located.
  • the two movable stops 14 go then be activated so as to block the movement of the piston 11.
  • the piston 11 will remain substantially in its position so as to store energy retaining the spring 12 under stress.
  • the two movable stops 14 in the example illustrated will authorize the movement again of the piston 11. This freedom of the piston 11 will make it possible to release spring 12 from the stress at which it was submitted. This release will propel the piston 11 towards inside the accumulator means 2 causing a strong fuel overpressure in said accumulator means.
  • valve 8 because the pressure at the outlet of the pump high pressure 6 (not yet fully loaded) is less than that of the accumulator means 2, will then close and therefore temporarily condemn the conduit 7. Thanks to this valve 8, the pressure generated by the activation of the storage means of energy 4 (sufficient to start the engine) is confined in the accumulator means 2. The first injection can therefore take place.
  • the engine will be launched before the pump 6 has reached full load.
  • the pump 6 being partially supplied with energy by the shaft engine (not shown), the start of the latter will have an accelerating effect on the pressure rise of the pump 6. The shortening of the start will therefore be increased tenfold.
  • the pump 11 After a certain time, the pump 11 will provide a pressure higher than that prevailing in the medium accumulator 2.
  • the non-return valve 8 will then open under the effect of the pressure coming out of the pump 6 and therefore will do communicate, through line 7, the high pump pressure 6 with the fuel accumulator means 2. The normal fuel delivery and injection cycle can then take place.
  • the piston 11 of the means storage device 4 will be actuated so as to compress its spring 12 associated so as to be able to provide energy sufficient to shorten the next start.
  • the cycle cited and repeated several times allows, thanks to this starting device, to a common rail motor of operate in "stop and start".
  • the overpressure provided by the energy storage means 4 is tared so that two injections can be given before that the high pressure pump 6 take over.
  • the energy storage means 104 mainly comprises a piston assembly 101, an assembly rods 102 and a steering assembly 103.
  • the piston assembly 101 includes a piston 111, a spring 112, a piston end collar 113 and a shaft 114.
  • the piston 111 slides tightly along the internal diameter of the accumulator means 2 thanks for example to an O-ring 115 along its periphery.
  • Spring 112 is interposed between one of the ends 2a, 2b of the means accumulator and said piston 111.
  • the shaft 114 fixed substantially along the axis of translation of the piston 111, passes successively in the interior space formed by the turns of spring 112 and through a hole drilled on said end 2a, 2b where said piston assembly 101 is installed.
  • This shaft 114 is partially covered along its length by the collar 113 which limits the output length of the shaft 114 relative to the common rail 2.
  • the rod assembly 102 preferably comprises at minus three links, two of which 105a, 105b are visible on the Figure 2, a disc 107, at least three springs, only one of which 108 is visible in FIG. 2, and rollers 109, 110.
  • the rods 105 are pivotally mounted relative to the disc 107.
  • the latter must have as many grooves as of rods which, preferably distributed equidistantly each other, each partially framing one of the rods.
  • the disc 107 is fixed substantially perpendicular to the shaft 114 which implies for the rods 105 a positioning substantially parallel to the shaft 114.
  • each link 105 has at each of its two ends a roller 109, 110.
  • the first rollers 109a and 109b are intended to come correspond respectively with a notch 121a, 121b hollowed out on the surface of the end of the accumulator means 2.
  • the second rollers 110a and 110b are in permanent contact with the control assembly 103.
  • n links there will be n disc grooves 107, 2n rollers, n notches and n springs.
  • all of piloting 103 mainly consists of a stop 116, a T-element 117 and an electromagnetic element 118.
  • the stop 116 is in the form of a truncated cone whose surface inclined serves as a ramp for said second rollers 110a and 110b.
  • the element substantially in T 117 comprises a base of discoid shape 119 of diameter substantially identical to larger diameter of said cone so as to extend it and a rod 120 mechanically connecting the stop to the element electromagnetic 118.
  • the latter is capable of translating said rod substantially along the axis of the shaft 114.
  • the electromagnetic element 118 can control the approximation or spacing of the stop 116 relative to the disc 107.
  • the purpose of the means energy store 104 is to release the piston at start-up 111 so as to provide a temporary means of compression fuel in the common rail until this the latter is supplied by the high pressure pump 6.
  • the second variant 104 also uses the stabilized pressure prevailing in the common rail for prestressing the storage means 104.
  • the electromagnetic means 118 retracts the rod 120.
  • This movement forces the second rollers 110 to descend along the cone of the stop 116 which induced, under the combined forces of the contraction of springs between the links 108 and the rebound of the spring 112 contained in the common rail 2, the unlocking of the rollers 109 of their respective notches 121 and a translation of the piston 111 towards the interior of the common rail 2.
  • This translation like the first variant 4, allows you to start faster the internal combustion engine. The movement described above is repeated to allow the adaptation of said engine to "stop and start".
  • the invention cannot be limited to the examples set out in this patent. So, the means of piloting of the electromagnetic type can be of another type.
  • the tenon-mortise connection cited as an example between the movable stops 14 and the piston 11 may be different.
  • the overpressure in said accumulator means can be carried out using a pre-stressed elastic mechanical device passive trigger. Piloting this system which can for example be carried out using a pressure (10 - 20 bar) supplied by the HP pump. This pressure commands then the deindexing of the pre-constrained organ which, by relaxing, provides said overpressure.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de démarrage (1) pour moteur à combustion interne comprenant des moyens d'alimentation de carburant sous pression (3), un moyen accumulateur de carburant sous pression (2) et au moins un moyen d'injection (5) fourni en carburant par le moyen accumulateur (2). Selon l'invention, ce dispositif comporte en plus un dispositif stockeur d'énergie (4) s'alimentant grâce à la pression règnant dans ledit moyen accumulateur et de plus, le dispositif stockeur d'énergie (4) est apte à fournir au démarrage ladite énergie emmagasinée de façon à offrir un deuxième moyen de compression du carburant permettant audit moteur de démarrer plus rapidement. L'invention trouve son application notamment dans le démarrage des moteurs dotés d'une rampe commune d'injection de carburant. <IMAGE>

Description

L'invention se rapporte à un dispositif de démarrage pour moteurs dotés d'une rampe commune d'injection de carburant.
De nos jours, les constructeurs automobiles cherchent les technologies qui leur permettraient de concevoir des véhicules automobiles moins polluants. Tout d'abord parce que les conducteurs des véhicules sont plus sensibles que jamais à l'écologie mais surtout parce que les normes sur les rejets entrant en vigueur sont de plus en plus sévères.
Une des solutions envisagées par les constructeurs pour réduire les rejets polluants consiste à arrêter du moteur lorsque celui-ci n'est pas sollicité, comme par exemple à un feu rouge. Cette technique est plus généralement appelée "stop and start". En effet, l'arrêt du moteur va permettre d'abaisser la consommation en carburant et donc de diminuer les rejets polluants. Cette baisse des rejets est significative surtout en ville où la forte concentration des signalisations routières oblige à régulièrement s'arrêter et où il se forme souvent des bouchons.
Cette technique du "stop and start" s'applique facilement avec les moteurs dont l'injection dans chaque cylindre est pilotée individuellement. Cependant tel n'est pas le cas avec les moteurs dotés d'une rampe commune (ou "common rail") qui, elle, gère l'injection de plusieurs cylindres en même temps. En effet, le démarrage actuel de ces moteurs "common rail" à jet de carburant haute pression est trop "lent" pour que le "stop and start" leur soit applicable. Cette lenteur est induite par le temps requis à la pompe haute pression pour compresser le carburant présent dans la rampe commune jusqu'à la pression minimale nécessaire au fonctionnement des injecteurs. Ainsi, pour que les moteurs à rampe commune puissent fonctionner en "stop and start", il est nécessaire de raccourcir leur temps de démarrage.
La demande de brevet US5839413 divulgue un système qui permet de réduire le temps de démarrage d'un moteur "common rail". Le principe de ce système consiste à faire communiquer la rampe commune non seulement à une pompe haute pression mais également à un circuit basse pression grâce à deux clapets antiretour tarés (un premier basse pression et un deuxième haute pression). Le circuit basse pression possède un accumulateur basse pression qui permet de maintenir une pression stable inférieure à celle délivrée lorsque la pompe haute pression est à pleine charge. Ainsi au démarrage alors que la pompe haute pression est mise en marche, le circuit basse pression compresse déjà le carburant dans la rampe commune. Puis, quand la pompe haute pression exerce une pression supérieure à celle règnant dans le circuit basse pression, le clapet basse pression, qui laissait passer jusqu'alors le flux basse pression, va se fermer au profit du deuxième clapet. La rampe commune est finalement mise en pression uniquement par la pompe haute pression.
Le temps de montée en pression grâce à ce système est donc raccourcie. Cependant cette technique n'est pas satisfaisante d'une part parce qu'elle est trop complexe à mettre en oeuvre et d'autre part parce qu'elle n'est pas assez rapide pour que son application au "stop and start" soit agréable à l'usage.
Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients rencontrés dans l'art antérieur. Ainsi, l'invention propose un dispositif de démarrage de constitution simple pour moteur à combustion interne, qui peut s'intégrer en occasionnant peu de modifications au moteur et qui permet de raccourcir le temps de démarrage de manière à permettre l'adaptation de ces moteurs au "stop and start".
A cet effet, l'invention propose un dispositif de démarrage pour moteur à combustion interne comprenant un moyen accumulateur de carburant sous pression, des moyens d'alimentation de carburant sous pression et au moins un moyen d'injection fourni en carburant par le moyen accumulateur caractérisé en ce qu'il comporte en plus un dispositif stockeur d'énergie s'alimentant grâce à la pression règnant dans ledit moyen accumulateur et en ce que le dispositif stockeur d'énergie est apte à fournir au démarrage ladite énergie emmagasinée de façon à offrir un deuxième moyen de compression du carburant permettant audit moteur de démarrer plus rapidement
Cette invention permet ainsi d'éviter les modifications structurelles lourdes, de ne pas avoir à fournir trop d'énergie supplémentaire par rapport à celle nécessaire actuellement et de fournir aux injecteurs une pression suffisante pour lancer le moteur jusqu'à ce que la pompe haute pression prenne le relais.
Selon l'invention, les moyens d'alimentation en carburant comportent, de manière avantageuse, une pompe haute pression alimentant en carburant ledit moyen accumulateur et un clapet antiretour autorisant un sens de circulation du carburant uniquement de ladite pompe vers ledit moyen accumulateur. Ce système permet, lors de la libération de ladite énergie, que la pression soit confinée dans le moyen accumulateur et ainsi procure la pression minimale nécessaire aux moyens d'injection.
Avantageusement, ledit moyen stockeur d'énergie est, selon l'invention, situé à une des deux extrémités dudit moyen accumulateur et comporte un piston, un ressort situé entre ledit piston et ladite extrémité, au moins une première butée statique et au moins une deuxième butée mobile permettant de limiter la course dudit piston. Ce dispositif simple permet donc de facilement adapter au "stop and start" les moteurs existants.
Selon un aspect de l'invention, ladite première butée statique est, avantageusement, apte à accueillir ledit piston afin de limiter la contrainte du ressort.
De manière avantageuse, lesdites deuxièmes butées comportent des moyens de pilotage permettant, pendant le fonctionnement du moteur, d'empêcher le mouvement du piston de ladite extrémité vers l'intérieur dudit moyen accumulateur et, pendant le démarrage, d'autoriser ce même mouvement. Cette simple paire de butée permet de relâcher ou de garder en contrainte l'ensemble piston - ressort.
Avantageusement selon l'invention, les moyens de pilotage sont de type électromagnétique pour une compacité et une précision optimale des outils.
Selon une deuxième variante, le moyen stockeur d'énergie, avantageusement, comporte un piston, un moyen élastique situé entre ledit piston et ladite extrémité et un système de verrouillage permettant de sélectivement relâcher le piston.
De manière avantageuse, le système de verrouillage, selon cette deuxième variante, comporte au moins trois biellettes munies à chacune de leurs extrémités de galets et montées pivotantes sur un disque, un arbre reliant le piston et le disque, des moyens élastiques liant entre elles les biellettes et des moyens de pilotage permettant suivant les commandes transmises aux moyens de pilotage de sélectivement bloquer les biellettes entre lesdits moyens de pilotage et l'extrémité du moyen accumulateur.
Les moyens de pilotage, avantageusement selon la deuxième variante, comportent une butée sensiblement en forme de cône tronqué, une pièce sensible en forme de T dont la base prolonge ladite butée et dont le corps est piloté en translation par des moyens électromagnétiques permettant aux dits premiers galets de suivre la surface de la butée pour sélectivement bloquer ou débloquer les deuxièmes galets de l'extrémité du moyen accumulateur.
D'autres particularités et avantages apparaítront à la lecture de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquelles :
  • la figure 1 est une vue schématique du dispositif de démarrage selon une première variante ;
  • la figure 2 est une vue schématique du moyen stockeur d'énergie selon une deuxième variante.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut voir que l'élément central du dispositif de démarrage représenté généralement en 1 est le moyen accumulateur de carburant 2 ou rampe commune. Sensiblement de forme cylindrique, il est relié à des moyens d'alimentation en carburant 3, à un moyen stockeur d'énergie 4 et à des moyens d'injection 5.
Les moyens d'alimentation en carburant 3, tout d'abord, comportent, dans l'exemple illustré, une pompe haute pression 6 permettant de compresser le carburant présent dans le moyen accumulateur 2, un conduit 7, comportant un clapet antiretour 8, qui réalise la liaison entre la pompe 6 et le moyen accumulateur 2. Le clapet 8, dans l'exemple illustré, autorise le sens de circulation du carburant seulement de la pompe haute pression 6 vers le moyen accumulateur 2.
Ensuite, les moyens d'injection 5 dans l'exemple illustré sont constitués de canalisations 9 et d'injecteurs 10. De plus dans cet exemple, il s'agit d'un moteur à rampe commune gérant l'injection de quatre cylindres. A ce titre, il y a quatre canalisations 9 permettant de transporter le carburant sous pression du moyen accumulateur 2 vers les quatre injecteurs 10. Chacun des injecteurs distribue le carburant sous pression dans chaque chambre de combustion (non représentées).
Enfin dans l'exemple illustré à la figure 1, le dispositif 1 comporte un moyen stockeur d'énergie 4 coopérant avec le moyen accumulateur de carburant 2. Ledit moyen stockeur d'énergie est constitué principalement d'un piston 11, d'un ressort 12 et de deux séries de butée 13, 14.
Le piston 11 est mobile à l'intérieur du moyen accumulateur de carburant sous pression 2. Le déplacement du piston 11 est rendu étanche grâce à un moyen de liaison 15, comme un joint annulaire ou un segment, contenu à sa périphérie.
Le ressort 12 précédemment cité, préférentiellement de type hélicoïdal, est relié dans l'exemple illustré entre l'extrémité du moyen accumulateur 2b, opposée à l'extrémité 2a sur laquelle est relié le conduit 7, et le piston 11.
Enfin, le moyen stockeur d'énergie 4 dispose de deux séries de butée 13, 14. La première série, formée par une butée unique 13, est statique et de forme annulaire. Elle est solidarisée à l'intérieur du moyen accumulateur 2 entre son 'extrémité 2b et le piston 11. Dans l'exemple illustré, la deuxième série, composée de deux butées 14, est mobile de manière à pouvoir coopérer avec le piston 11 pour rendre ce dernier 11 immobile dans la rampe 2. Cette coopération peut être réalisée par exemple à l'aide d'une solidarisation du type tenon 14 - mortaise 11. Ainsi, cette deuxième série de butée 14 tantôt autorise tantôt empêche le passage du piston 11 à sa proximité. Préférentiellement, la commande de pilotage de ces deux butées mobiles est du type électromagnétique.
Au premier démarrage du moteur "common rail" comportant l'invention, le piston 11 du moyen stockeur d'énergie 4 est en position de repos (correspondant au ressort -12- en équilibre) et la deuxième série de butées 14 autorise le passage du piston 11 à sa proximité. Le piston est donc dans la position la plus éloignée de l'extrémité 2b. Ce premier démarrage est donc effectué comme pour un moteur classique. La pompe haute pression 6 va fournir en carburant sous pression le moyen accumulateur 2 grâce au conduit 7. Quand la pression, arrivant aux injecteurs 10 par les canalisations 9, est suffisante pour les actionner, le moteur est mis en marche.
C'est pendant cette première mise en route du moteur et pendant son fonctionnement que le moyen stockeur d'énergie 4 va être actionné. En effet grâce à la pression élevée règnant dans le moyen accumulateur 2, le piston 11 va être déplacé de l'intérieur dudit accumulateur vers son extrémité 2b comprimant ainsi le ressort 12. Le tarage du ressort 12 est tel par rapport à la pression dans le moyen accumulateur 2 que le piston 11 va très rapidement être poussé dans la région 2b où la butée unique 13 est située. Les deux butées mobiles 14 vont alors être activées de manière à bloquer le mouvement du piston 11. Ainsi, lors de l'arrêt du moteur, le piston 11 va rester sensiblement à sa position de manière à stocker de l'énergie en retenant le ressort 12 sous contrainte.
Lors des démarrages suivants, le moyen stockeur d'énergie 4 étant sous contrainte, le moteur va pouvoir démarrer beaucoup plus rapidement et ainsi va rendre possible de le faire fonctionner en "stop and start". Ainsi lors du démarrage, la pompe 6 est mise en action. Elle va fournir une faible pression au début puis va monter progressivement en intensité par le conduit 7 au travers du clapet 8.
A partir d'une pression seuil, les deux butées mobiles 14 dans l'exemple illustré vont autoriser à nouveau le mouvement du piston 11. Cette liberté du piston 11 va permettre de relâcher le ressort 12 de la contrainte à laquelle il était soumis. Ce relâchement va propulser le piston 11 vers l'intérieur du moyen accumulateur 2 occasionnant une forte surpression du carburant dans ledit moyen accumulateur.
Le clapet 8, du fait que la pression à la sortie de la pompe haute pression 6 (pas encore à pleine charge) est inférieure à celle du moyen accumulateur 2, va alors se fermer et donc condamner temporairement le conduit 7. Grâce à ce clapet 8, la pression générée par l'activation du moyen stockeur d'énergie 4 (suffisante pour démarrer le moteur) est confinée dans le moyen accumulateur 2. La première injection peut donc avoir lieu.
Suite à cette première injection, le moteur va être lancé avant que la pompe 6 ne soit arrivée à pleine charge. La pompe 6 étant partiellement alimentée en énergie par l'arbre moteur (non représenté), le démarrage de ce dernier va avoir un effet accélérateur à la montée en pression de la pompe 6. Le raccourcissement du démarrage va donc être décuplé.
Au bout d'un certain temps, la pompe 11 va fournir une pression supérieure à celle règnant dans le moyen accumulateur 2. Le clapet antiretour 8 va alors s'ouvrir sous l'effet de la pression sortant de la pompe 6 et donc va faire communiquer, au travers du conduit 7, la pompe haute pression 6 avec le moyen accumulateur de carburant 2. Le cycle normal de distribution et d'injection de carburant peut alors avoir lieu.
A nouveau pendant ce cycle, le piston 11 du moyen stockeur 4 va être actionné de manière à compresser son ressort 12 associé pour ainsi pouvoir fournir une énergie suffisante pour raccourcir le prochain démarrage.
Le cycle cité et répété plusieurs fois permet, grâce à ce dispositif de démarrage, à un moteur à rampe commune de fonctionner en "stop and start". Préférentiellement, la surpression apportée par le moyen stockeur d'énergie 4 est tarée pour que deux injections puissent être réalisées avant que la pompe haute pression 6 prenne le relais.
Selon une deuxième variante illustrée dans un exemple à la figure 2, on peut voir que le moyen stockeur d'énergie 104 comporte principalement un ensemble piston 101, un ensemble biellettes 102 et un ensemble de pilotage 103.
L'ensemble piston 101 comporte un piston 111, un ressort 112, une collerette de fin de course du piston 113 et un arbre 114. Le piston 111 coulisse de façon étanche le long du diamètre intérieur du moyen accumulateur 2 grâce par exemple à un joint torique 115 le long de sa périphérie. Le ressort 112 est intercalé entre une des extrémités 2a, 2b du moyen accumulateur et ledit piston 111. Enfin l'arbre 114, fixé sensiblement le long de l'axe de translation du piston 111, passe successivement dans l'espace intérieur formé par les spires du ressort 112 et par un trou percé sur ladite extrémité 2a, 2b où est installé ledit ensemble piston 101. Cet arbre 114 est partiellement recouvert sur sa longueur par la collerette 113 qui permet de limiter la longueur de sortie de l'arbre 114 par rapport à la rampe commune 2.
L'ensemble biellette 102 comporte préférentiellement au moins trois biellettes, dont deux 105a, 105b sont visibles sur la figure 2, un disque 107, au moins trois ressorts, dont un seul 108 est visible sur la figure 2, et des galets 109, 110.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, les biellettes 105 sont montées pivotantes par rapport au disque 107. Par conséquent, ce dernier doit comporter autant de rainures que de biellettes qui, réparties préférentiellement à équidistance les unes des autres, encadrent chacune en partie une des biellettes. Le disque 107 est fixé sensiblement perpendiculairement par rapport à l'arbre 114 ce qui implique pour les biellettes 105 un positionnement sensiblement parallèle par rapport à l'arbre 114.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, chaque biellette 105 comporte à chacune de ses deux extrémités un galet 109, 110. Les premiers galets 109a et 109b sont destinés à venir correspondre respectivement avec une encoche 121a, 121b creusée à la surface de l'extrémité du moyen accumulateur 2. Les deuxièmes galets 110a et 110b sont en contact permanent avec l'ensemble de pilotage 103. Ainsi dans l'exemple illustré, pour n biellettes, il y aura n rainures de disque 107, 2n galets, n encoches et n ressorts.
Dans l'exemple illustré à la figure 2, l'ensemble de pilotage 103 est principalement constitué d'une butée 116, d'un élément en T 117 et d'un élément électromagnétique 118. La butée 116 est en forme de cône tronqué dont la surface inclinée sert de rampe pour lesdits deuxièmes galets 110a et 110b.
L'élément sensiblement en T 117 comporte une base de forme discoïdale 119 de diamètre sensiblement identique au plus grand diamètre dudit cône de manière à le prolonger et une tige 120 reliant mécaniquement la butée à l'élément électromagnétique 118. Ce dernier est apte à translater ladite tige sensiblement le long de l'axe de l'arbre 114. Ainsi, l'élément électromagnétique 118 peut commander le rapprochement ou l'écartement de la butée 116 par rapport au disque 107.
Comme pour la première variante 4, le but du moyen stockeur d'énergie 104 est de relâcher au démarrage le piston 111 de manière à offrir un moyen de compression temporaire du carburant dans la rampe commune jusqu'à ce que cette dernière soit alimentée par la pompe haute pression 6. De la même manière, la deuxième variante 104 utilise également la pression stabilisée régnant dans la rampe commune pour précontrainte le moyen stockeur 104.
Ainsi lorsque la pression dans la rampe commune 2 sera plus forte que le tarage du ressort 112, le piston 111 est poussé vers l'extrémité de ladite rampe jusqu'à la butée 113 et comprime donc le ressort 112. Ce mouvement du piston 111 oblige l'arbre 114 à sortir de la rampe commune 2. ce mouvement imprimé par l'arbre 114 a pour conséquence de rapprocher le disque 107 de la butée 116 et par là même de faire « monter » les deuxièmes galets 110 le long du cône jusqu'à la base discoïdale 119.
Au fur et à mesure de cette montée des galets 110, les ressorts 108 sont de plus en plus écartés jusqu'à imposer une quasi-horizontalité des biellettes 105 qui oblige chaque premier galet à se bloquer dans son encoche 121 associée comme illustré à la figure 2. Le moyen stockeur est alors prêt à fonctionner pour le « stop and start ».
Au démarrage suivant, le moyen électromagnétique 118 rétracte la tige 120. Ce mouvement oblige les deuxièmes galets 110 à redescendre le long du cône de la butée 116 qui induit, sous les forces conjuguées de la contraction des ressorts entre les biellettes 108 et de la détente du ressort 112 contenu dans la rampe commune 2, le déblocage des galets 109 de leur encoches respectives 121 et une translation du piston 111 vers l'intérieur de la rampe commune 2. Cette translation, comme la première variante 4, permet de démarrer plus rapidement le moteur à combustion interne. Le mouvement décrit ci-dessus est répété pour permettre l'adaptation dudit moteur au « stop and start ».
Bien sûr, l'invention ne saurait se limiter à aux exemples exposé dans le présent brevet. Ainsi, les moyens de pilotage du type électromagnétique peuvent être d'un autre type. De même, la liaison tenon - mortaise citée à titre d'exemple entre les butées mobiles 14 et le piston 11 peut être différente.
Enfin, la surpression dans ledit moyen accumulateur peut être réalisée à l'aide d'un dispositif mécanique élastique pré-contraint à déclenchement passif. Le pilotage de ce dispositif pouvant par exemple se réaliser à l'aide d'une pression (10 - 20 bars) fournie par la pompe HP. Cette pression commande alors le désindexage de l'organe pré-contraint qui, en se relâchant, fournit ladite surpression.

Claims (9)

  1. Dispositif de démarrage (1) pour moteur à combustion interne comprenant des moyens d'alimentation de carburant sous pression (3), un moyen accumulateur de carburant sous pression (2), au moins un moyen d'injection (5) fourni en carburant par le moyen accumulateur (2), un dispositif stockeur d'énergie (4) s'alimentant grâce à la pression règnant dans ledit moyen accumulateur caractérisé en ce que ledit moyen accumulateur est situé à une (2b) des deux extrémités dudit moyen accumulateur de carburant de façon à offrir un deuxième moyen de compression du carburant permettant audit moteur de démarrer plus rapidement.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (3) comportent une pompe haute pression (6) alimentant en carburant ledit moyen accumulateur et un clapet antiretour (8) autorisant un sens de circulation du carburant uniquement de ladite pompe vers ledit moyen accumulateur.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen stockeur d'énergie (4) comporte un piston (11), un ressort (12) situé entre ledit piston et ladite extrémité, au moins une première butée statique (13) et au moins une deuxième butée mobile (14) permettant de limiter la course dudit piston.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite première butée statique est apte à accueillir ledit piston afin de limiter la contrainte du ressort (12).
  5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdites deuxièmes butées mobiles (14) comportent des moyens de pilotage permettant, pendant le fonctionnement du moteur, d'empêcher le mouvement du piston (11) de ladite extrémité vers l'intérieur dudit moyen accumulateur et, pendant le démarrage, d'autoriser ce même mouvement.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de pilotage sont de type électromagnétique.
  7. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen stockeur d'énergie (104) comporte un piston (111), un moyen élastique (112) situé entre ledit piston et ladite extrémité et un système de verrouillage (102, 103) permettant de sélectivement relâcher le piston (111).
  8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de verrouillage (102, 103) comporte au moins trois biellettes (105) munies à chacune de leurs extrémités de galets (109, 110) et montées pivotantes sur un disque (107), un arbre (114) reliant le piston (111) et le disque (107), des moyens élastiques (108) liant entre elles les biellettes (105) et des moyens de pilotage (103) permettant suivant les commandes transmises aux moyens de pilotage (103) de sélectivement bloquer les biellettes (105) entre lesdits moyens de pilotage et l'extrémité du moyen accumulateur (2).
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pilotage (103) comportent une butée (116) sensiblement en forme de cône tronqué, une pièce (117) sensible en forme de T dont la base (119) prolonge ladite butée (116) et dont le corps (120) est piloté en translation par des moyens électromagnétiques (118) permettant aux dits premiers galets (110) de suivre la surface de la butée (116) pour sélectivement bloquer ou débloquer les deuxièmes galets (109) de l'extrémité du moyen accumulateur (2).
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