FR2797308A1 - FUEL SUPPLY UNIT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'unité d'alimentation en carburant d'une pompe (11) a une chambre (14) réalisée dans le boîtier (13) et un rotor logé dans la chambre (14), ainsi qu'un moteur électrique (12) entraînant le rotor. Le rotor (29) du moteur électrique (12) est formé par le rotor (16) de la pompe d'alimentation (11). Le moteur électrique est un moteur à réluctance commutée ou un moteur dit SR.The fuel supply unit of a pump (11) has a chamber (14) made in the housing (13) and a rotor housed in the chamber (14), as well as an electric motor (12) driving the pump. rotor. The rotor (29) of the electric motor (12) is formed by the rotor (16) of the feed pump (11). The electric motor is a switched reluctance motor or a so-called SR motor.
Description
La présente invention concerne une unitéThe present invention relates to a unit
d'alimentation en carburant comportant une pompe d'alimen- fuel supply comprising a fuel pump
tation en forme de pompe à circulation ou à canal latéral, ayant une chambre réalisée dans un boîtier et un rotor de pompe logé dans la chambre ainsi qu'un moteur électrique en- traînant le rotor, le rotor du moteur électrique étant formé tation in the form of a circulation pump or with a side channel, having a chamber produced in a housing and a pump rotor housed in the chamber as well as an electric motor driving the rotor, the rotor of the electric motor being formed.
par le rotor de la pompe d'alimentation. by the rotor of the feed pump.
Dans les unités d'alimentation en carburant con- In the fuel supply units
nues, correspondant à ce type pour transférer du carburant d'un réservoir à un moteur à combustion interne d'un véhicule naked, corresponding to this type for transferring fuel from a tank to an internal combustion engine of a vehicle
automobile (WO 95/25885), la pompe d'alimentation et le mo- automotive (WO 95/25885), the fuel pump and the
teur électrique assurant son entraînement sont juxtaposés dans un boîtier. Le rotor de la pompe dont la périphérie est electric torch ensuring its drive are juxtaposed in a box. The pump rotor whose periphery is
munie d'ailettes ou d'aubes, est solidaire de l'arbre du ro- fitted with fins or blades, is integral with the shaft of the ro-
tor qui porte un enroulement d'induit ou de rotor logé dans des rainures et tourne dans un stator occupé par des segments d'aimants permanents. L'alimentation électrique de l'enroulement de l'induit se fait par un commutateur ou un convertisseur de courant monté sur l'arbre du rotor et par tor which carries an armature or rotor winding housed in grooves and rotates in a stator occupied by segments of permanent magnets. The power supply of the armature winding is done by a switch or a current converter mounted on the rotor shaft and by
deux balais appliqués sur le commutateur par une pression ra- two brushes applied to the switch by a short pressure
diale exercée par des ressorts. Cette unité d'alimentation diale exerted by springs. This power unit
est relativement encombrante.is relatively bulky.
Selon le document DE 19 752 884, on connaît une unité d'alimentation en carburant comportant une pompe According to document DE 19 752 884, there is known a fuel supply unit comprising a pump
d'alimentation réalisée sous la forme d'une pompe à circula- supply made in the form of a circulating pump
tion ou à canal latéral, ayant une chambre de pompe réalisée tion or side channel, having a pump chamber made
dans le boîtier et un rotor logé dans cette chambre; le ro- in the housing and a rotor housed in this chamber; the RO-
tor de la pompe est entraîné par un moteur électrique compor- pump tor is driven by an electric motor
tant un enroulement d'induit et des aimants permanents ainsi qu'un stator et un rotor. Ce moteur électrique est un moteur sans balais et son rotor est constitué par le rotor de la both an armature winding and permanent magnets as well as a stator and a rotor. This electric motor is a brushless motor and its rotor is formed by the rotor of the
pompe d'alimentation. Dans cette unité d'alimentation, on ré- feed pump. In this power supply unit,
unit les pièces en rotation, c'est-à-dire que le rotor de la unites the rotating parts, i.e. the rotor of the
pompe et celui du moteur électrique sont réunis. Cette solu- pump and that of the electric motor are combined. This solu-
tion permet de réaliser une unité d'alimentation de construc- tion allows to realize a construction power unit
tion très compacte. En particulier l'unité d'alimentation peut être très plate, c'est-à-dire avec une faible dimension axiale. L'inconvénient de cette unité d'alimentation est celle des aimants permanents équipant le rotor ce qui crée des difficultés de réalisation et de fabrication relativement very compact. In particular the supply unit can be very flat, that is to say with a small axial dimension. The disadvantage of this power supply unit is that of the permanent magnets fitted to the rotor, which creates difficulties in making and manufacturing relatively
importantes. De plus, les phénomènes d'usure sont relative- important. In addition, wear phenomena are relative-
ment importants dans une telle unité d'alimentation à cause des particules de saleté, ferromagnétiques, s'accrochant aux important in such a feed unit because of the ferromagnetic dirt particles clinging to the
aimants du rotor.rotor magnets.
Selon la technique des moteurs à réluctance à commutation, on connaît des moteurs à réluctance commutée dits SR combinant à la fois un couple maximum élevé et un rendement élevé pour le moteur à courant continu ainsi que de bonnes caractéristiques économiques et d'affaiblissement de champ du moteur à induction. De tels moteurs à réluctance commutée utilisent la force d'attraction d'un électro-aimant vis-à-vis du fer. Cela signifie que le circuit magnétique According to the technique of switching reluctance motors, switched reluctance motors known as SR are known which combine both a high maximum torque and a high efficiency for the DC motor as well as good economic and field weakening characteristics. induction motor. Such switched reluctance motors use the attraction force of an electromagnet with respect to iron. This means that the magnetic circuit
cherche à se rapprocher du point correspondant à la réluc- seeks to approach the point corresponding to the refluc-
tance minimale. On connaît par exemple de tels moteurs à ré- minimum tance. We know for example such motors with
luctance commutée ayant 8 stators et 6 pôles de rotor, correspondant à une structure à quatre phases. Chaque pôle du stator comporte une bobine d'excitation. Les pôles en regard sont combinés électriquement pour que la paire de pôles Nord/pôle Sud correspond à une phase. Cette phase est générée par deux commutateurs électroniques dans une direction du Switched luctance having 8 stators and 6 rotor poles, corresponding to a four-phase structure. Each pole of the stator has an excitation coil. The facing poles are electrically combined so that the pair of North poles / South pole corresponds to a phase. This phase is generated by two electronic switches in a direction of the
courant en utilisant des diodes pour régénérer le courant. current using diodes to regenerate the current.
Lorsque le courant est appliqué à une phase, il crée un cou- When current is applied to a phase, it creates a cou-
ple correspondant. La phase reste excitée jusqu'à ce que la bobine du rotor et celle du stator soit alignée. L'excitation ple corresponding. The phase remains energized until the rotor and stator coils are aligned. The excitement
séquentielle des phases produit la rotation continue du mo- sequential phase produces continuous rotation of the mo-
teur. La présente invention a pour but de développer une unité d'alimentation en carburant permettant d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus des unités d'alimentation connues. A cet effet, l'invention concerne une unité d'alimentation caractérisée en ce que le moteur électrique tor. The object of the present invention is to develop a fuel supply unit making it possible to avoid the drawbacks described above of the known supply units. To this end, the invention relates to a power supply unit characterized in that the electric motor
est un moteur à réluctance commutée. is a switched reluctance motor.
L'utilisation selon l'invention d'un moteur à ré- The use according to the invention of a motor with
luctance commutée dans le cadre de l'unité d'alimentation switched luctance as part of the power unit
permet de supprimer complètement les aimants permanents né- allows to completely remove the permanent magnets ne-
cessaires dans les unités d'alimentation actuelles. Cela se traduit par une réduction de coût et d'usure. L'unité d'alimentation selon l'invention convient pour des formes de the current supply units. This results in a reduction in cost and wear. The power supply unit according to the invention is suitable for forms of
réalisation extrêmement plates de pompes électriques à carbu- extremely flat production of electric fuel pumps
rant. La suppression de l'aimantation permanente donne des avantages de montage par rapport aux unités d'alimentation connues. L'utilisation de l'unité d'alimentation selon l'invention permet de supprimer la pompe à jet utilisée rant. The elimination of permanent magnetization gives mounting advantages compared to known power supply units. The use of the supply unit according to the invention eliminates the jet pump used
usuellement pour remplir le pot de la pompe d'alimentation. usually to fill the pot of the feed pump.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: According to other advantageous features of the invention:
* le moteur à réluctance commuté est un moteur à quatre pha- * the switched reluctance motor is a four-phase motor
ses;his;
* le rotor du moteur à réluctance commutée est en fer doux. * the rotor of the switched reluctance motor is made of soft iron.
Il est intéressant de réaliser le moteur à réluc- It is interesting to realize the reluc-
tance commutée comme moteur à quatre phases. L'utilisation d'un tel moteur offre l'avantage par rapport aux réalisations tance switched as a four-phase motor. The use of such an engine offers the advantage compared to the realizations
connues, d'un nombre de phases plus réduit avec une ondula- known, of a smaller number of phases with a wavy-
tion moindre du couple fourni, c'est-à-dire des avantages du less of the torque supplied, i.e. the advantages of
point de vue du fonctionnement silencieux. from the standpoint of silent operation.
L'invention concerne également l'application d'un moteur à réluctance commutée pour l'entraînement d'un rotor de pompe d'alimentation en forme de pompe à circulation ou à The invention also relates to the application of a switched reluctance motor for driving a supply pump rotor in the form of a circulation pump or
canal latéral d'une unité d'alimentation en carburant, carac- side channel of a fuel supply unit, charac-
térisée en ce que le rotor du moteur à réluctance commutée that the rotor of the switched reluctance motor
est intégré dans le rotor de la pompe d'alimentation. is integrated in the rotor of the feed pump.
La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel d'une unité The present invention will be described in more detail using a preferred embodiment of a unit
d'alimentation représenté dans les dessins annexés dans les- power supply shown in the accompanying drawings in the-
quels: * la figure 1 est une coupe longitudinale ou méridienne de l'unité d'alimentation, la coupe passant dans la moitié supérieure de la figure dans la zone de circulation et dans la moitié inférieure de la figure dans la zone d'aspiration de l'unité d'alimentation, * la figure 2 est une vue schématique de la géométrie d'un moteur à réluctance commutée d'une unité d'alimentation selon l'invention, la figure 3 est une vue d'un moteur à réluctance commutée which: * Figure 1 is a longitudinal or meridian section of the supply unit, the section passing through the upper half of the figure in the circulation area and through the lower half of the figure into the suction area of the power supply unit, * Figure 2 is a schematic view of the geometry of a switched reluctance motor of a power supply unit according to the invention, Figure 3 is a view of a switched reluctance motor
tournée de 90 par rapport à la vue de la figure 2. turned 90 relative to the view in FIG. 2.
L'unité d'alimentation représentée schématique- The power unit shown schematically-
ment à la figure 1 permet de fournir le carburant d'un réser- ment in Figure 1 provides the fuel for a tank
voir à un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Usuellement, l'unité d'alimentation est combinée à un pot de filtre pour constituer une unité d'équipement de réservoir pour un réservoir d'alimentation en carburant ou un réservoir de carburant d'un véhicule. L'unité d'alimentation see an internal combustion engine of a motor vehicle. Usually, the supply unit is combined with a filter pot to constitute a tank equipment unit for a fuel supply tank or a fuel tank of a vehicle. The power unit
comporte une pompe d'alimentation 11 en forme de pompe à cir- includes a feed pump 11 in the form of a circulating pump
culation ou à canal latéral et un moteur électrique 12 en- culation or lateral channel and an electric motor 12 in-
trainant la pompe d'alimentation 11. dragging the feed pump 11.
La pompe d'alimentation et le moteur électrique 12 sont logés dans un boîtier commun 13. La construction et le fonctionnement de la pompe d'alimentation 11 sont connus The feed pump and the electric motor 12 are housed in a common housing 13. The construction and operation of the feed pump 11 are known.
et sont par exemple décrits dans le document DE 4020521 Ai. and are for example described in document DE 4020521 Ai.
Le boîtier 13 comporte une chambre de pompe 14 délimitée dans The housing 13 includes a pump chamber 14 delimited in
la direction axiale par deux parois latérales 141, 142 dis- the axial direction by two side walls 141, 142 dis-
tantes axialement l'une de l'autre et s'étendant radialement et dans la direction périphérique par une paroi périphérique 143 reliant les deux parois latérales. Un rotor de pompe 16 est associé à la chambre de pompe 14; ce rotor est solidaire aunts axially from each other and extending radially and in the peripheral direction by a peripheral wall 143 connecting the two side walls. A pump rotor 16 is associated with the pump chamber 14; this rotor is integral
en rotation d'un arbre 17. L'arbre 17 est logé par ses extré- in rotation of a shaft 17. The shaft 17 is housed by its ends
mités respectives dans deux paliers 18, 19 réalisés dans les respective mites in two bearings 18, 19 made in the
deux parois latérales 141, 142. L'axe de l'arbre 17 est ali- two side walls 141, 142. The axis of the shaft 17 is ali-
gné sur l'axe 161 du rotor et sur celui de la chambre de pompe 14. Le rotor 16 comporte un grand nombre d'aubes 20, on the axis 161 of the rotor and on that of the pump chamber 14. The rotor 16 has a large number of blades 20,
radiales, écartées dans la direction périphérique; unique- radial, spaced apart in the peripheral direction; unique-
ment deux aubes sont représentées dans le dessin. Les aubes 20 sont reliées par un anneau extérieur 21. Chaque fois deux two blades are shown in the drawing. The vanes 20 are connected by an outer ring 21. Each time two
aubes 20 délimitent entre elles une chambre 22 ouverte axia- vanes 20 delimit between them an open chamber 22 axially
lement. Il est à remarquer qu'il est également possible de prévoir d'autres chambres d'aubes situées radialement plus à lement. It should be noted that it is also possible to provide other blade chambers located radially further away.
l'intérieur par rapport aux chambres 22 représentées. the interior with respect to the chambers 22 shown.
Le rotor 16 se trouve en regard des parois laté- The rotor 16 is located opposite the side walls.
rales 141, 142 en laissant un intervalle et l'anneau exté- rails 141, 142 leaving a gap and the outer ring
rieur 21 forme avec la paroi périphérique 143 de la chambre laughing 21 forms with the peripheral wall 143 of the chamber
de pompe 14, un intervalle radial. Chacune des parois latéra- pump 14, a radial interval. Each of the side walls
les 141, 142 de la chambre de pompe 14 comporte un canal la- the 141, 142 of the pump chamber 14 has a channel la-
téral 23, 24 en forme de rainure, ouvert en direction de la téral 23, 24 in the form of a groove, open towards the
chambre de pompe 14, concentrique à l'axe 161 du rotor et oc- pump chamber 14, concentric with the axis 161 of the rotor and oc-
cupant dans la direction périphérique, pratiquement un angle d'environ 330 entre le début du canal latéral jusqu'à l'extrémité de celui-ci; entre l'extrémité du canal latéral et son début, il subsiste une interruption. Dans la partie inférieure de la coupe du dessin, on a seulement représenté les origines 231, 241 des canaux latéraux 23, 24. L'extrémité d'un canal latéral se trouve décalée d'environ 330 . Chaque canal latéral est relié par un canal d'arrivée 25, 26, aligné radialement, avec un orifice d'aspiration 27 de l'unité d'alimentation. Les extrémités des deux canaux latéraux 23, 24 qui n'apparaissent pas ici, sont reliées chacune par un canal d'évacuation à un ajutage de pression de l'unité d'alimentation. Le moteur électrique est un moteur à réluctance commutée 12 comprenant un rotor 29 et un stator 28. Le moteur 12 est de préférence un moteur à quatre phases avec 8 pôles de stator et 6 pôles de rotor comme cela apparaît par exemple intersecting in the peripheral direction, practically an angle of about 330 between the start of the lateral channel up to the end of it; between the end of the lateral canal and its beginning, there is an interruption. In the lower part of the section of the drawing, only the origins 231, 241 of the lateral channels 23, 24 have been shown. The end of a lateral channel is offset by approximately 330. Each lateral channel is connected by an inlet channel 25, 26, aligned radially, with a suction orifice 27 of the supply unit. The ends of the two lateral channels 23, 24 which do not appear here, are each connected by a discharge channel to a pressure nozzle of the supply unit. The electric motor is a switched reluctance motor 12 comprising a rotor 29 and a stator 28. The motor 12 is preferably a four-phase motor with 8 stator poles and 6 rotor poles as it appears for example
à la figure 2. Les pôles du stator portent chaque fois la ré- in Figure 2. The stator poles each have the re-
férence 1 et ceux du rotor la référence 2. Chaque pôle de stator 1 comporte une bobine d'excitation 3; on a seulement représenté deux bobines d'excitation. Les pôles en regard sont réunis électriquement pour former la paire de pôles reference 1 and those of the rotor reference 2. Each stator pole 1 comprises an excitation coil 3; only two excitation coils have been shown. The facing poles are joined electrically to form the pair of poles
Nord/Sud d'une phase. La phase est régulée par deux commuta- North / South of a phase. The phase is regulated by two switches.
teurs électroniques Sl, S2; les diodes Dl, D2 représentées servent à la régénération du courant. Lorsque du courant est electronic sensors Sl, S2; the diodes Dl, D2 shown serve for the regeneration of the current. When current is
appliqué à une phase, il génère un couple. La phase reste ex- applied to a phase, it generates a torque. The phase remains ex-
citée jusqu'à ce que les pôles du rotor et du stator soient alignés. Une excitation séquentielle des phases produit la cited until the rotor and stator poles are aligned. A sequential excitation of the phases produces the
rotation continue du moteur à réluctance commutée 12. continuous rotation of the switched reluctance motor 12.
La figure 1 montre que les pôles 2 sont prévus Figure 1 shows that the poles 2 are provided
radialement à l'extérieur de l'anneau extérieur 21 du rotor. radially outside the outer ring 21 of the rotor.
Il est toutefois également possible d'avoir des pôles de ro- It is however also possible to have poles of ro-
tor 2 situés radialement à l'intérieur par rapport à l'anneau extérieur. La figure 3 est une vue essentiellement tournée de 90 par rapport à celle de la figure 2, des composants tor 2 located radially inside with respect to the outer ring. Figure 3 is an essentially rotated view of 90 relative to that of Figure 2, of the components
principaux du moteur à réluctance commutée. La figure 1 montre le moteur à réluctance commu- of the switched reluctance motor. Figure 1 shows the common reluctance motor
tée 12 monté dans l'unité d'alimentation, avec ses composants principaux à savoir le stator 1, le rotor 2 et les enroule- ments de stator 3. Le moteur à réluctance commutée est inté- gré dans le rotor 16 de la pompe d'alimentation 11 pour avoir une unité d'alimentation de construction plate. Les pôles ma-10 gnétiques du moteur sont, comme décrit, formés par la combi- naison électrique respective des paires de pôles Nord/Sud en tee 12 mounted in the supply unit, with its main components, namely the stator 1, the rotor 2 and the stator windings 3. The switched reluctance motor is integrated in the rotor 16 of the pump d power 11 to have a flat construction power unit. The magnetic poles of the motor are, as described, formed by the respective electrical combination of the pairs of North / South poles in
regard des pôles du stator. Les pôles 2 du rotor sont fixés sur l'anneau extérieur 21 du rotor 16. Les pôles du stator sont coaxiaux à l'axe 121 du rotor dans le boîtier 13. look at the stator poles. The poles 2 of the rotor are fixed to the outer ring 21 of the rotor 16. The poles of the stator are coaxial with the axis 121 of the rotor in the housing 13.
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