FR2748781A1

FR2748781A1 - Procede et dispositif pour entrainer une pompe de carburant

Info

Publication number: FR2748781A1
Application number: FR9705811A
Authority: FR
Inventors: Christian Birkner; Hinrich Krueger; Klaus Wenzlawski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1997-11-21
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: DE19619469C1; FR2748781B1

Abstract

Selon ce procédé, la pompe à carburant est couplée à un organe électrique d'entraînement qui est de préférence, le démarreur 1 du moteur à combustion interne 13 alimenté par la pompe 2. La pompe 2 est couplée également au vilebrequin 7 du moteur 13 par l'intermédiaire de jeux de roues dentées 5 à 11 et de roues libres 3, 4. Ainsi, au démarrage du moteur 13 et lors d'accélérations de celui-ci, la pompe 2 est entraînée par le démarreur 1 indépendamment de la vitesse de rotation du vilebrequin 7, tandis que la pompe 2 est entraînée par le moteur 13 à partir d'une différence donnée des vitesses de rotation du vilebrequin 7 et de la pompe 2. Application en particulier aux dispositifs d'injection de carburant dits "Common-rail" ayant un passage transversal commun de distribution de carburant.

Description

La présente invention concerne un dispositif destiné à entraîner une pompe

de carburant et relié fonctionnellement à un organe électrique d'entraînement, sui entraîne la pompe à carburant. L'invention concerne également un procédé destiné à entraîner une pompe de

carburant avec un organe électrique d'entraînement.

Dans le cas de moteurs à combustion interne, on utilise des pompes à carburant pour amener le carburant à un dispositif d'injection, la pompe à carburant étant entraînée, à cet effet, par le vilebrequin du moteur à combustion interne, et la vitesse de rotation de la pompe à carburant étant prédéterminée par la vitesse de rotation

du moteur à combustion interne.

Dans le cas de dispositifs d'injection du type à passage transversal commun de distribution de carburant (dit "Common-rail"), la pompe à carburant, en coordination avec un dispositif de régulation de la pression, a pour eff et de mettre le carburant, dans un accumulateur haute pression (Common-rail), sous une pression prédéfinie, correspondant à l'état de fonctionnement du moteur à

combustion interne.

Du fait de l'entraînement de la pompe à carburant par le vilebrequin, plusieurs tours du moteur sont nécessaires, au démarrage du moteur à combustion interne, pour que s'établisse la pression nécessaire du carburant dans l'accumulateur haute pression. De plus, lorsqu'on casse d'une faible charge à une charge élevée, il se presente l'inconvénient que la pompe à carburant nécessite un temps relativement long pour établir, dans le réservoir haute pression, une pression suffisamment élevée. Cela a pour conséquence que l'augmentation de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne se réalise avec retard. De plus, de la demande de brevet DE 4242756 Ai, il es- connu d'entraîner une pompe à carburant au moyen d'un rane d'entraînement électrique, indépendamment de la sse de rotation du moteur à combustion interne. Mais cela nécessite un organe d'entraînement électrique supplémentaire qui cause des frais supplémentaires et nécessite, de plus, de l'énergie électrique pour entraîner

la pompe à carburant.

Le but de l'invention est de mettre à disposition un dispositif simple et un procédé simple permettant d'entraîner pendant une partie du temps la pompe à carburant indépendamment de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, tout en utilisant

relativement peu d'énergie électrique.

Ce problème est résolu selon l'invention dans un dispositif du type indiqué ci-dessus, qui est caractérisé en ce que la pompe à carburant est reliée fonctionnellement au vilebrequin d'un moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une roue libre de sorte que la pompe à carburant impose une vitesse de rotation minimale au vilbrequin qui peut également tourner plus vite. Ce dispositif présente l'avantage qu'une roue libre est disposée entre le vilebrequin et la pompe à carburant, et que la pompe à carburant peut être entrainée, de plus, par un organe d'entraînement électrique, de telle façon que, lors du démarrage du moteur à combustion interne, la pompe à carburant peut être entraînée avec une vitesse de rotation plus élevée et que le vilebrequin, après le démarrage du moteur à combustion interne, peut tourner à vitesse élevée indépendamment de la vitesse de rotation de

la pompe à carburant.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention on prévoit comme organe d'entraînement avantageusement le démarreur du moteur à combustion interne. De plus, le vilebrequin est avantageusement relié, par l'intermédiaire d'un organe de transmission, à une deuxième roue libre, la deuxième roue libre est reliée, fonctionnellement, par l'intermédiaire de moyens de transmission, à la pompe à carburant de telle façon que le vilebrequin, en fonction de sa propre vitesse de rotation, impose une vitesse de rotation minimale à la pompe à carburant, qui peut également tourner plus vite. De plus, il est avantageux qu'entre le démarreur et la pompe à carburant, soit installée une troisième roue libre, de telle façon que le démarreur impose une vitesse de rotation minimale à la pompe à carburant. De plus, les organes de transmission entre le vilebrequin et la pompe à carburant et/ou entre le vilebrequin et l'organe d'entraînement, et/ou entre le vilebrequin et l'organe d'entraînement, et/ou entre la pompe à carburant et l'organe d'entraînement, peuvent avantageusement présenter des rapports de transmission appropriés. Par ailleurs, le problème ci-dessus est également résolu selon l'invention par un procédé du type indiqué qui est caractérisé en ce que la pompe à carburant n'est entraînée qu'en présence d'états de fonctionnement prédéterminés du véhicule automobile indépendamment de la

vitesse de rotation du moteur à combustion interne.

Le procédé selon l'invention présente l'avantage que la pompe à carburant est entraînée par le démarreur, indépendamment de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, et que, de ce fait, une montée rapide en pression de la pression de carburant est possible sans

nécessiter un organe d'entraînement supplémentaire.

Selon d'autres caractéristiques de ce procédé, l'état de fonctionnement présente une phase de démarrage ou une phase d'accélération du moteur à combustion interne. En outre, pour entraîner la pompe à carburant, il est avantageux d'utiliser soit le démarreur du moteur à _0 combustion interne, soit la pompe à carburant, soit encore

le vilebrequin du monteur à combustion interne.

On décrira ci-après plus en détail l'invention, en rferérence au dessin, sur lequel: La figure 1 représente un premier dispositif, et la figure 2 représente un deuxième dispositif pour entraîner

une pompe à carburant.

La figure I represente schématiquement un moteur à combustion interne 13 comportant un vilebrequin 7 attaquant une première roue dentée 5 par l'intermédiaire d'une deuxième roue dentée 6. La première roue dentée 5 est montée solidaire en rotation sur un axe avec une troisième roue dentée 8 et à une entrée d'une première roue libre 3. La sortie de la première roue libre 3 est raccordée à l'axe de rotation d'une sixième roue dentée 11, qui est solidaire en rotation avec l'axe de rotation de la pompe à carburant 2. L'axe de rotation de la pompe à carburant 2 est entraîné, de préférence, directement par le démarreur 1 qui est utilisé pour le démarrage du moteur à combustion interne 13. A la place du démarreur 1, on peut également prévoir un autre organe d'entraînement électrique. Le démarreur 1 peut être commandé au moyen d'une unité de commande 17, raccordée, par exemple, à la serrure de contact. La troisième roue dentée 8 attaque une quatrième roue dentée 9. La quatrième roue dentée 9 est reliée à l'axe d'entrée d'une deuxième roue libre 4. L'axe de sortie de la deuxième roue libre 4 est raccordé à l'axe de rotation d'une cinquième roue dentée 10, qui attaque la

sixième roue dentée 11.

La pompe à carburant 2, dans laquelle est intégrée un dispositif de régulation de la pression, est reliée, par l'intermédiaire d'une conduite de réservoir 16, à un réservoir de carburant 14. De plus, la pompe à carburant 2 est reliée, par l'intermédiaire d'une conduite de carburant 15, à un dispositif d'injection 18 du moteur à combustion interne 13. Le dispositif d'injection 18 est, par exemple, un dispositif d'injection dit "Common-rail", comportant un accumulateur haute pression, dans lequel le carburant à injecter est stocké sous une pression prédéfinie, en fonction des conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne. La pression est déterminée par la pompe à carburant 2 en fonction de la quantité de carburant envoyée par la pompe à carburant 2 dans

l'accumulateur haute pression.

On décrira ci-après le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 1: Sur la figure 1, le démarreur 1 entraîne directement la pompe à carburant 2. Au démarrage du moteur à combustion interne 13, le démarreur 1 est alimenté en courant au moyen de l'unité de commande 17, de telle façon

que le démarreur 1 tourne à deux mille tours par minute.

De ce fait, la pompe à carburant 2 et la sixième roue dentée 11 tournent également à deux mille tours par minute. Cette vitesse de rotation est transmise, par l'intermédiaire de la première roue libre 3, à la première roue dentée 5. La première roue dentée 5 entraîne la deuxième roue dentée 6 et, avec elle, le vilebrequin 7. La vitesse de rotation du vilebrequin 7 est déterminée en fonction du rapport de transmission choisi entre la

première roue dentée 5 et la deuxième roue dentée 6.

Le rapport de transmission entre la première roue dentée 5 et la deuxième roue dentée 6 est, dans le présent exemple d'exécution, d'un dixième, de telle façon que le

vilebrequin 7 tourne à deux cents tours par minute.

Comme la pompe à carburant 2 tourne à une vitesse supérieure à celle du vilebrequin 7, on dispose, dans l'accumulateur haute pression, dans un intervalle de temps très court, de la pression de carburant nécessaire pour l'opération de démarrage du moteur à combustion interne 13. Après le démarrage du moteur à combustion interne 13, le vilebrequin 7 tourne avec une vitesse de rotation supérieure à deux mille tours par minute, de telle façon que la première roue libre 3 se libère et que le vilebrequin 7 tourne à une vitesse de rotation qui est ndépendante de la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2. La pompe à carburant 2 continue à tourner Avec la vitesse de rotation prédéterminée par le démarreur usqu'à ce que le démarreur 1 ne soit plus commandé par 'unité de commande 17, ou bien que le vilebrequin 7 entraîne la pompe à carburant 2 par l'intermédiaire de la ieuxième roue dentée 6, la première roue dentée 5, la troisième roue dentée 8, la quatrième roue dentée 9, la deuxième roue libre 4, la cinquième roue dentée 10 et la

sixième roue dentée 11.

La deuxième roue libre 4, à partir d'un rapport prédéfini de vitesses de rotation entre le vilebrequin 7 et le démarreur 1 ou la pompe à carburant 2, entraine cette dernière avec une vitesse de rotation proportionnelle à la vitesse de rotation du vilebrequin 7, la pompe à carburant 2 pouvant toutefois être également entraînée par le démarreur 1 avec une vitesse de rotation

plus grande.

Dans le cas de l'exemple d'exécution de la figure 1, les première, deuxième, troisième, quatrième, cinquième et sixième roues dentées 5 à 11 sont adaptées les unes aux autres de telle façon que, lorsque le démarreur 1 tourne, la pompe à carburant 2 est seulement entraînée par le vilebrequin 7, par l'intermédiaire de la deuxième roue libre 4, si la vitesse de rotation du vilebrequin 7 est le double de la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2. Si le démarreur 1 est coupé de l'unité de commande 17 et si, à cet instant, le vilebrequin 7 tourne plus lentement que deux fois la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2, celle-ci diminue jusqu'à ce que la deuxième roue libre 4 s'enclenche et que la pompe à carburant 2 soit entraînée au moyen du premier couple de roues dentées, constitué par les première et deuxième roues dentées 5, 6, au moyen du deuxième couple de roues dentées, constitué par les troisième et quatrième roues dentées 8, 9, et au moyen du troisième couple de roues dentées, constitué par les cinquième et sixième roues dentées 10, 11, et que, par suite du rapport de transmission choisi pour les couples de roues dentées, la pompe à carburant 2 tourne avec une vitesse de rotation

moitié de celle du vilebrequin 7.

La disposition représentée sur la figure 1 présente avantage que, pour une accélération partant d'une vitesse de rotation basse du moteur, par exemple pour une accélération à pleine charge, on obtient une montée rapide de la pression du carburant dans l'accumulateur haute pression du dispositif d'injection, le démarreur 1 étant alimenté en courant au moyen de l'unité de commande 17, ce qui provoque la libération de la deuxième roue libre 4 et l'entraînement de la pompe à carburant 2 avec la vitesse

de rotation du démarreur 1.

Comme le rapport de transmission entre la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2 et celle du vilebrequin 7, par l'intermédiaire de la première roue libre 3, et des première et deuxième roues dentées 5, 6, présente une valeur de 1 à 10, la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2 peut, dans le présent exemple, atteindre dix fois la vitesse de rotation du vilebrequin 7, avant que la première roue libre 3 limite la vitesse de rotation de la

pompe à carburant 2.

L'entraînement de la pompe à carburant 2 par le démarreur 1 pour réaliser une phase d'accélération présente l'avantage que le volume de cylindrée de la pompe à carburant 2 doit être déterminé seulement en fonction de la consommation en régime stationnaire du système d'injection, car, en fonctionnement stationnaire, la pompe à carburant est entraînée par l'intermédiaire du vilebrequin 7 et de la deuxième roue libre 4, et, en fonctionnement non stationnaire, comme dans le cas de la pleine charge, le démarreur 1 entraîne la pompe à

carburant 2.

La figure 2 représente un dispositif correspondant à la figure 1, mais le démarreur 1 est raccordé à la cinquième roue dentée 10 par l'intermédiaire d'une troisième roue libre 12, et entraîne ainsi la pompe à carburant 2 par l'intermédiaire de la cinquième roue dentée 10 et de la sixième roue dentée 11. On peut également, dans le cas d'une forme d'exécution simplifiée de l'invention, supprimer la troisième roue libre 12, de telle façon que le démarreur 1 soit relié directement à la

cinquième roue dentée 10.

On décrira ci-après plus en détail le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 2: Celui-ci présente l'avantage que la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2 est mieux adaptée à la phase de démarrage du moteur à combustion interne et que l'on peut choisir le premier couple de roues dentées 5, 6 et le deuxième couple de roues dentées 8, 9 de façon à éviter des vitesses de rotation inutilement élevées des premier et deuxième couples de roues dentées 5, 3; 8, 9,

ce qui permet d'obtenir une durée de vie plus longue.

Lors du démarrage du moteur à combustion interne 13, le démarreur 1 est alimenté en courant par l'unité de commande 17 et tourne à deux mille tours par minute. Dans ce cas, le démarreur 1, par l'intermédiaire du troisième couple de roues dentées 10, 11, entraîne la pompe à carburant 2 à mille tours par minute, par exemple, et la roue libre 3 entraîne le vilebrequin 7, par l'intermédiaire du premier couple de roues dentées 5, 6, à

deux cents tours par minute, par exemple.

La pression de carburant nécessaire pour la phase de démarrage du moteur à combustion interne 13 est disponible après quelques dixièmes d'un tour du vilebrequin. Après le démarrage du moteur à combustion interne 13, la roue libre 3 se libère, de telle façon que le vilebrequin 7 tourne indépendamment de la pompe à carburant 2 et du démarreur 1. La pompe à carburant 2 continue à tourner à la vitesse de rotation du démarreur 1 aussi longtemps que ce dernier est alimenté en courant et que la vitesse de rotation du vilebrequin 7 ne dépasse pas deux fois la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2 (facteur deux). Le facteur deux dépend de la façon dont ont été fixés les rapports de transmission des premier, deuxième et

troisièmes couples de roues dentées 5, 6; 8, 9; 10, 11.

Après la coupure du démarreur 1, la vitesse de rotation de la pompe à carburant 2 diminue si, à cet instant, le vilebrequin 7 tourne plus lentement que le démarreur 1 et si, en conséquence, la deuxième roue libre 4 n'est pas encore engagée. Dans cet état de fonctionnement, la deuxième roue libre 4 s'engage alors, et la pompe à carburant 2 est entraînée par le vilebrequin 7, par l'intermédiaire des premier, deuxième et troisième couples de roues dentées 5, 6; 8, 9; 10, 11, et tourne, dans le cas de l'exemple d'exécution choisi, avec une

vitesse de rotation moitié de celle du vilebrequin 7.

Selon une autre caractéristique de l'invention, comme cela est représenté sur la figure 2, le démarreur 1 est séparé, par une troisième roue libre 12, de la sixième

roue dentée 11, ce qui évite des pertes de rendement.

Le dispositif de la figure 2 offre l'avantage que la première roue dentée 5 et la troisième roue dentée 8 tournent plus lentement que dans le cas du dispositif de la figure 1, et cela à raison du rapport de transmission entre la cinquième roue dentée 10 et la onzième roue dentée 6. Dans le cas de l'exemple d'exécution représenté, le rapport de transmission de la cinquième roue dentée 10 à la sixième roue dentée 11 est d'un facteur 2, de telle façon que la première roue dentée 5 et la troisième roue dentée 8 tournent seulement avec cinq fois la vitesse de rotation du vilebrequin 7, ce qui sollicite moins les

première et troisième roues dentées 5, 8.

Pour une montée rapide de la pression de carburant dans l'accumulateur haute pression, il est avantageux, dans le cas d'une accélération à partir d'une faible vitesse de rotation, d'entraîner la pompe à carburant 2 par le démarreur 1. Pour cela, le démarreur 1 est alimenté en courant par l'unité de commande 17, de telle façon que :a deuxième roue libre 4 se libère et que la pompe à carburant 2 est entraînée par le démarreur 1 et, dans ce cas, tourne avec une vitesse de rotation moitié de celle du démarreur 1. Dans le cas du rapport de transmission choisi, on peut faire tourner la pompe à carburant 2 avec cinq fois la vitesse de rotation du vilebrequin, avant que la première roue libre 3 s'engage. La vitesse de rotation maximale de la pompe à carburant 2 est cependant déterminée par la limite de puissance et de vitesse de rotation du démarreur 1 et le rapport de transmission du troisième couple de roues dentées 10, 11 et se tient, par exemple, à 1500 tours par minute. Le dispositif de la figure 2 offre, par le rapport de transmission des vitesses de rotation entre le démarreur 1 et la pompe à carburant 2, une augmentation moins rapide de la pression de carburant dans l'accumulateur haute pression que dans l'exemple de la figure 1. La vitesse de rotation maximale que peut atteindre la pompe à carburant 2, par exemple 1500 tours par minute, suffit cependant pour faire monter rapidement

la pression dans l'accumulateur haute pression.

Dans les dispositions des figures 1 et 2, on a utilisé comme moyens de transmission entre le démarreur 1, la pompe à carburant 2 et le vilebrequin 7, des roues

dentées 6, 8, 9, 10, 11 ou des couples de roues dentées.

Mais les moyens de transmission peuvent également être représentées, à volonté, par d'autres moyens de transmission, comme, par exemple, des chaînes ou des courroies. Le dispositif selon l'invention et le procédé selon l'invention offrent l'avantage de permettre une montée rapide de la pression lors du démarrage du moteur à combustion interne de plus, une montée rapide de la pression en fonctionnement dynamique, c'est-à-dire lors de phases d'accélération, ce qui permet de meilleures valeurs d'accélération et des valeurs améliorées pour les

émissions de gaz d'échappement.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'entraînement d'une pompe à carburant (2), qui est reliée à un organe électrique d'entraînement (1) entraînant la pompe à carburant (2), caractérisé en ce que la pompe à carburant (2) est, en plus, reliée, fonctionnellement, au vilebrequin (7) d'un moteur à combustion interne (13) par l'intermédiaire d'une roue libre (3), de telle façon que la pompe à carburant (2), en fonction de sa propre vitesse de rotation, impose une vitesse de rotation minimale au vilebrequin (7), qui peut

également tourner plus vite.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, comme organe d'entraînement (1), le démarreur du moteur à combustion

interne (13).

3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le vilebrequin (7) est relié, par l'intermédiaire d'un organe de transmission (6, 5, 8, 9) à une deuxième roue libre (4), en ce que la deuxième roue libre (4) est reliée fonctionnellement, par l'intermédiaire de moyens de transmission (10, 11), à la pompe à carburant (2) de telle façon que le vilebrequin (7) impose, en fonction de sa propre vitesse de rotation, une vitesse de rotation minimale à la pompe à carburant

(2), qui peut également tourner plus vite.

4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'entre le démarreur (1) et la pompe à carburant (2), est montée une troisième roue libre (12), de telle façon que le démarreur (1) impose une vitesse de

rotation minimale à la pompe à carburant (2).

5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de transmission (6,5,8,9,10,11) entre le vilebrequin (7) et la pompe à carburant (2), et/ou entre le vilebrequin (7) et l'organe d'entraînement (1), et/ou entre la pompe à carburant (2) et l'organe d'entraînement (1), présentent des rapports de

transmission appropriés.

6. Procédé pour entraîner une pompe de carburant (2) avec un organe électrique d'entraînement (1), caractérisé en ce que la pompe à carburant (2) est entraînée indépendamment de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, seulement dans le cas d'états

prédéfinis de fonctionnement du véhicule automobile.

7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'état de fonctionnement représente une phase de démarrage ou une phase d'accélération du moteur à

combustion interne (13).

8. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, pour entraîner la pompe à carburant (2), on utilise le démarreur (1) du moteur à combustion interne

(13).

9. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (13) est entrainé

par la pompe à carburant (2).

10. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la pompe à carburant (2) est entraînée par le

vilebrequin (7) du moteur à combustion interne (13).