FR2805859A1

FR2805859A1 - Dispositif d'alimentation en carburant a debit variable

Info

Publication number: FR2805859A1
Application number: FR0009920A
Authority: FR
Inventors: Yoshihiko Onishi; Masayasu Miyajima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: DE10032891A1; DE10032891B4; US6901912B1; FR2805859B1; JP2001248518A

Abstract

Dispositif d'alimentation en carburant comprenant des clapets d'injection (1a à 1d), une pompe (3) aspirant le carburant par un orifice d'admission (13) grâce à un clapet d'admission (15) situé à l'intérieur d'une chambre de mise sous pression fournissant le carburant sous pression (1a à 1d) grâce à un clapet de décharge (16), une chambre d'amortissement comportant un amortisseur de pression (30) en communication avec le passage de carburant (14) dans une position située entre l'orifice d'admission (13) et le clapet d'admission (15), un passage de décharge (20) mettant en communication la chambre de mise sous pression avec le passage de carburant (14) et une vanne électromagnétique (19) ouvrant et fermant le passage de décharge (20), adaptée pour commander une quantité et une pression de carburant mis sous pression devant alimenter les clapets d'injection en déchargeant le carburant mis sous pression dans le passage de carburant (14) au moment de l'ouverture de la vanne.

Description

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN CARBURANT A DÉBIT VARIABLE Contexte de l'invention -Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable qui est utilisé dans un moteur à combustion interne destiné aux automobiles, en particulier dans un moteur à essence de type à injection dans le cylindre nécessitant un carburant mis sous haute pression et qui est capable de commander une quantité de carburant devant être fournie aux clapets d'injection de carburant.

-Description du contexte La figure 4 est un schéma de système montrant la construction d'un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable conventionnel dans lequel les repères 1a à 1d indiquent des clapets d'injection de carburant destinés à injecter du carburant à l'intérieur de cylindres respectifs d'un moteur à combustion interne, le repère 2 indique une tubulure d'alimentation destinée à fournir du carburant aux clapets d'injection de carburant 1a à 1d, le repère 3 indique une pompe à carburant destinée à alimenter la tubulure d'alimentation 2 en carburant sous pression, le repère 4 indique une pompe basse pression destinée à alimenter en carburant en provenance d'un réservoir à carburant 5 la pompe à carburant 3, le repère 6 indique un clapet de retenue disposé dans un passage de carburant 7, le repère 8 indique un régulateur basse pression destiné à commander la pression existant dans le passage de carburant 7, le repère 9 indique un clapet de décharge destiné à décharger du carburant à partir d'un passage de carburant 10 par l'intermédiaire d'un passage de carburant 11 jusqu'au réservoir à carburant 5 lorsqu'une pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 dépasse une valeur prédéterminée, et le repère 12 indique un passage de retour destiné à faire retourner du carburant au réservoir à carburant 5 par l'intermédiaire de la pompe à carburant 3.

La pompe à carburant 3 se compose d'un cylindre, d'un piston plongeur exécutant un mouvement alternatif dans le cylindre provoqué par une action d'entraînement d'une came d'entraînement disposée sur un arbre à cames du moteur à combustion interne et d'une chambre de mise sous pression destinée à aspirer du carburant au cours du mouvement alternatif du piston plongeur afin de mettre le carburant sous pression, bien que ces éléments structurels ne soient pas montrés sur le dessin. La pompe à carburant 3 est destinée à recevoir du carburant fourni à partir du réservoir à carburant 5 par l'intermédiaire d'un orifice d'admission de carburant 13 ; à alimenter en carburant la chambre de mise sous pression par l'intermédiaire d'un passage de carburant 14 et d'un clapet d'admission 15 dans une étape d'aspiration ; de forcer l'admission du carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression vers un orifice de décharge 18 par l'intermédiaire d'un clapet de décharge 16 et d'un clapet de maintien de pression de carburant 17 dans une étape de décharge ; et d'alimenter en carburant la tubulure d'alimentation 2 par l'intermédiaire du passage de carburant 10, grâce auquel le carburant est distribué vers les clapets d'injection de carburant respectifs 1a à 1d. Le repère 19 indique une vanne électromagnétique disposée dans la pompe à carburant 3, qui doit ouvrir et fermer un passage de décharge 20 pour mettre en communication la chambre de mise sous pression (non montrée) de la pompe à carburant 3 avec le passage de carburant 14. Lorsque les moyens de commande (non montrés) détectent qu'une pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 atteint une valeur prédéterminée, les moyens de commande fournissent un signal d'ouverture de vanne à la vanne électromagnétique 19. Ensuite, la vanne électromagnétique 19 est ouverte pour mettre en communication la chambre de mise sous pression, dans laquelle se trouve du carburant sous haute pression, avec le passage de carburant 14 de carburant à basse pression de manière à décharger le carburant sous pression. Ainsi, la pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 peut être commandée en commandant une quantité de carburant déchargée à partir de la pompe à carburant 3. La pression de carburant de la tubulure d'alimentation 2 augmente puisque du carburant est distribué dans une étape de décharge du piston plongeur de la pompe à carburant 3. En conséquence, l'opération d'ouverture de vanne de la vanne électromagnétique 19 est réalisée à l'étape de décharge.

Dans le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable conventionnel ayant la structure mentionnée ci-dessus, la performance de décharge de la pompe à carburant 3 est déterminée de manière à couvrir le taux de consommation en carburant du moteur à combustion interne sur la totalité de la plage de fonctionnement. En conséquence, il existe une tolérance dans la performance de décharge de la pompe à carburant dans un état normal de fonctionnement, et la vanne électromagnétique 19 est ouverte à chaque étape de décharge, ce qui permet au carburant sous haute pression de s'écouler sous forme de pulsation dans le passage de carburant 14. Le débit en pulsation du carburant mis sous pression génère une pression de carburant sous forme de pulsation dans le passage de carburant 14 et dans le passage de carburant 7 qui sont des passages d'alimentation en carburant à basse pression. L'amplitude d'une pulsation de pression augmente lorsque la vitesse de rotation du moteur à combustion interne augmente, ce qui a pour résultat la génération de vibrations dans la tubulure d'alimentation en carburant, par exemple dans le passage de carburant 7, ce qui provoque des bruits et une détérioration de la tubulure d'alimentation en carburant en raisons des contraintes mécaniques exercées par les vibrations. De plus, les pulsations de pression créent une perturbation d'écoulement ou une cavitation dans le passage destiné à fournir du carburant à basse pression, ce qui peut provoquer une instabilité de l'alimentation en carburant de la tubulure d'alimentation 2 et avoir des effets néfastes sur les performances du moteur à combustion interne.

Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable capable de fournir de manière stable du carburant à un moteur à combustion interne sans provoquer de bruit ni encourir de risque de rupture d'un passage de carburant destiné à une alimentation en carburant basse pression lorsqu'une vanne électromagnétique est actionnée afin de décharger du carburant sous haute pression.

Selon la présente invention, il est fourni un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable qui comprend des clapets d'injection de carburant destinés à injecter du carburant dans les cylindres respectifs d'un moteur à combustion interne, une pompe à carburant qui aspire du 7carburant à partir d'un orifice d'admission de carburant par l'intermédiaire d'un clapet d'admission à l'intérieur d'une chambre de mise sous pression grâce à un mouvement alternatif d'un piston plongeur dans un cylindre afin de mettre le carburant sous pression et qui fournit le carburant sous pression à l'intérieur des clapets d'injection de carburant par l'intermédiaire d'un clapet de décharge, une chambre d'amortissement comportant un amortisseur de pression, qui est en communication avec un passage de carburant dans une position qui se situe entre l'orifice d'admission de carburant et le clapet d'admission de la pompe à carburant, un passage de décharge destiné à mettre en communication la chambre de mise sous pression de la pompe à carburant avec le passage de carburant, et une vanne électromagnétique destinée à ouvrir et à fermer le passage de décharge, qui est adaptée pour commander une quantité de carburant mis sous pression devant alimenter les clapets d'injection de carburant en déchargeant du carburant sous pression se trouvant dans la chambre de mise sous pression vers le passage de carburant au moment de l'ouverture de la vanne.

Dans l'invention décrite ci-dessus, la chambre d'amortissement qui comporte un amortisseur de pression peut être formée de manière intégrale avec la pompe à carburant.

De plus, le passage de décharge peut être mis en communication avec le passage de carburant dans une position située entre la chambre d'amortissement qui comprend un amortisseur de pression et le clapet d'admission.

De plus, il est possible de former un orifice dans le passage de décharge.

De plus, il est possible de former l'amortisseur de pression par des soufflets métalliques ou par un diaphragme métallique.

Brève description des dessins Une appréciation plus complète de la présente invention, ainsi que nombre des avantages qui en résultent, sera facilement faite lorsque celle-ci sera comprise en faisant référence à la description détaillée qui suit en liaison avec les dessins d'accompagnement dans lesquels La figure 1 est un schéma montrant la construction du dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est une vue en coupe transversale d'une pompe à carburant utilisée dans le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable du premier mode de réalisation de la présente invention ; La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une pompe à carburant utilisée dans le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon un second mode de réalisation de la présente invention ; La figure 4 est un schéma montrant la construction d'un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable conventionnel.

Description détaillée des modes de réalisation préférés il sera à présent décrit un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon un premier mode de réalisation de la présente invention en faisant référence aux figures 1 et 2, dans lesquelles les mêmes repères indiquent des pièces identiques ou correspondantes.

-Mode de réalisation n 1 Sur la figure 1, les repères 1a à 1d indiquent des clapets d'injection de carburant destinés à injecter du carburant à l'intérieur de cylindres respectifs d'un moteur à combustion interne, le repère 2 indique une tubulure d'alimentation qui fournit du carburant aux clapets d'injection de carburant 1a à 1d, le repère 3 indique une pompe à carburant destinée à alimenter la tubulure d'alimentation 2 en carburant, le repère 4 indique une pompe à carburant basse pression destinée à alimenter la pompe à carburant 3 en carburant en provenance d'un réservoir à carburant 5, le repère 6 indique un clapet de retenue disposé dans un passage de carburant 7, le repère 8 indique un régulateur basse pression destiné à commander une pression existant dans le passage de carburant 7, le repère 9 indique un clapet de décharge destiné à décharger du carburant vers le réservoir à carburant 5 par l'intermédiaire d'un passage de carburant 10 et d'un passage de carburant 11 lorsque la pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 dépasse une valeur prédéterminée, et le repère 12 indique un passage de retour destiné à faire revenir du carburant à partir de la pompe à carburant 3 jusqu'au réservoir à carburant 5. Dans la pompe à carburant 3 représentée sur la figure 2, le repère 21 indique un cylindre, le repère 22 indique un piston plongeur qui exécute un mouvement alternatif dans le cylindre 21 afin d'aspirer du carburant à l'intérieur d'une chambre de mise sous pression 24 dans laquelle le carburant aspiré est mis sous pression, dans lequel le piston plongeur est entraîné par une came d'entraînement de l'arbre à cames (bien qu'ils ne soient pas montrés sur la figure 2) par l'intermédiaire d'un rouleau 23, le repère 25 indique un ressort destiné à pousser de manière continue le piston plongeur 22 dans la direction d'expansion de la chambre de mise sous pression 24, le repère 26 indique un ressort destiné à pousser le rouleau 23 vers un côté de l'arbre à cames (non montré), et le repère 27 indique un soufflet en métal qui est destiné à empêcher une fuite de carburant possible à partir d'un espace situé entre le cylindre 21 et le piston plongeur 22. Le repère 14 indique un passage de carburant en communication avec l'orifice d'admission de carburant 13 (comme indiqué sur la figure 1). Le passage de carburant 14 est également en communication avec la chambre de mise sous pression 24 par l'intermédiaire d'un clapet d'admission 15. Le repère 18 indique un orifice de décharge de carburant connecté à la tubulure d'alimentation 2 au moyen d'un passage de carburant 10. L'orifice de décharge de carburant 18 est en communication avec la chambre de mise sous pression 24 par l'intermédiaire d'un passage de carburant sous haute pression 28 et d'un clapet de décharge 16. Une came de type à lobes multiples, comportant par exemple 4, 5 ou 6 lobes, est utilisée en tant que came d'entraînement de manière à réduire l'apparition d'impulsions de pressions dans la tubulure d'alimentation 2. En conséquence, des clapets à lame ayant des caractéristiques de réponse élevées sont utilisés en tant que clapet d'admission 15 et de clapet de décharge 16.

Le repère 29 indique une chambre d'amortissement comportant un amortisseur de pression 30 se composant d'un soufflet métallique, qui maintient une pression d'air prédéterminée. Le passage de carburant 14, qui est en communication avec l'orifice d'admission de carburant 13, est connecté au clapet d'admission 15 et, de plus, avec la chambre de mise sous pression 24 par l'intermédiaire de la chambre d'amortissement 29. Une vanne électromagnétique 19 comporte une unité de vanne se composant d'une vanne 31 et d'un siège de vanne 32, qui est adaptée de manière à ouvrir et à fermer un passage de décharge 20 en communication avec la chambre de mise sous pression 24 et le passage de carburant 14. Lorsque la vanne électromagnétique 19 est ouverte, le carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression 24 passe par le passage de décharge 20 jusqu'au passage de carburant 14.

Un orifice 33 est formé dans le passage de décharge 20 dans une position située entre la chambre d'amortissement 29 en communication avec le passage de carburant 14 et le clapet d'admission 15, en fait il est ouvert du côté aval du passage de carburant 14 par rapport à l'amortisseur de pression 30. Grâce à ces mesures, il est possible de réduire une possible augmentation de l'amplitude de l'impulsion de pression provoquée par la décharge du carburant sous pression à partir de la vanne électromagnétique 19.

Dans le fonctionnement du dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon le premier mode de réalisation de la présente invention, lorsque la pompe basse pression 4 est actionnée dès la mise en marche du moteur à combustion interne, du carburant en provenance du réservoir à carburant 5 est fourni à la pompe à carburant 3. Lorsque la pompe à carburant 3 est entraînée par le moteur à combustion interne, le clapet de décharge 16 est fermé et le clapet d'admission 15 est ouvert dans une étape d'aspiration du piston plongeur 22, ce qui provoque une aspiration du carburant à l'intérieur de la chambre de mise sous pression 24 par l'intermédiaire de l'orifice d'admission de carburant 13 et du passage de carburant 14, et dans une étape de décharge du piston plongeur 22, le clapet d'admission 15 est fermé et le clapet de décharge 16 est ouvert, ce qui provoque l'alimentation forcée du carburant sous pression dans la tubulure d'alimentation 2 par l'intermédiaire du passage de carburant sous haute pression 28, de l'orifice de décharge de carburant 18 et du passage de carburant 10. Lorsque le moteur est arrêté, la pression du carburant se trouvant dans la pompe à carburant 3 diminue. Toutefois, dans ce mode de réalisation, un clapet de maintien de pression de carburant 17 est disposé dans le passage de carburant 10, et ainsi, la pression de carburant existant dans la tubulure d'alimentation 2 peut être maintenue sur une période de temps prédéterminée en fermant le clapet de maintien de pression de carburant 17. Lorsqu'une pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 dépasse une valeur prédéterminée, les moyens de commande détectent cet état et fournissent un signal d'ouverture de vanne à la vanne électromagnétique 19. Ensuite, la vanne électromagnétique 19 est ouverte afin de mettre en communication la chambre de mise sous pression 24, dans laquelle est menée l'étape de décharge, avec le passage de carburant 14 par l'intermédiaire du passage de décharge, ce qui permet au carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression 24 d'être déchargé dans le passage. de carburant 14, et d'autre part, elle arrête la décharge de carburant dans la tubulure d'alimentation 2, ce qui permet de maintenir une pression de carburant dans la tubulure d'alimentation 2 à une valeur prédéterminée.

Dans le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon le premier mode de réalisation de la présente invention, étant donné que la chambre d'amortissement 29 qui comporte l'amortisseur de pression 30 est en communication avec le passage de carburant 14, et que le carburant sous pression est déchargé vers le passage de carburant 14 à un point situé entre la chambre d'amortissement 29 et le clapet d'admission 15, une impulsion de carburant mis sous pression déchargée vers le passage d'alimentation en carburant peut être amortie et détendue par l'amortisseur de pression 30 et une impulsion réduite est appliquée à la tubulure d'alimentation en carburant de même qu'au passage de carburant 7. En conséquence, il est possible, de réduire au minimum les bruits et les contraintes mécaniques qui surviennent dans le dispositif conventionnel. De plus, l'impulsion de carburant à pression réduite supprime l'apparition de perturbations du débit ou de cavitation dans la tubulure d'alimentation en carburant à basse pression, comme par exemple dans le passage de carburant 14. De plus, l'alimentation de carburant en provenance de la pompe vers la tubulure d'alimentation 2 peut être conduite de manière stable et il est possible d'empêcher un effet contraire aux performances du moteur à combustion interne.

De plus, étant donné que l'orifice 33 est formé dans le passage de décharge 20, le carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression 24 est déchargé dans le passage de carburant 14 par l'intermédiaire de l'orifice 33 afin de réduire les impulsions de pression dans le passage de carburant 14, ce qui permet de réduire d'autant plus l'apparition de bruits ou de contraintes mécaniques. Le point de connexion entre le passage de décharge 20 et le passage de carburant 14 destiné à décharger le carburant sous pression doit être situé à proximité de l'amortisseur de pression 30 étant donné qu'il est efficace pour supprimer une impulsion de pression. De plus, le point de connexion doit être situé du côté du clapet d'admission 15 par rapport à l'amortisseur de pression 30 étant donné que l'impulsion sous pression appliquée à la tubulure d'alimentation, par exemple au passage de carburant 7, peut être réduite, et il est facile de former de manière intégrée la chambre d'amortissement 29 avec la pompe à carburant 3.

-Mode de réalisation n 2 Le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon un second mode de réalisation de la présente invention sera décrit en faisant référence à la figure 3.

La construction du second mode de réalisation est essentiellement identique à celle du premier mode de réalisation sauf qu'un amortisseur de pression 34 a une forme de diaphragme. Dans ce cas, et de la même manière, il est possible d'obtenir le même effet. Dans le second mode de réalisation, il est possible de réduire la dimension de la chambre d'amortissement 29 et la pompe à carburant formée de manière intégrale 3 peut avoir une dimension réduite. De plus, il est préférable d'utiliser un diaphragme en métal étant donné qu'une pression relativement élevée est appliquée sur le diaphragme de l'amortisseur de pression 14.

Comme décrit ci-dessus, selon le dispositif d'alimentation en carburant à débit variable de la présente invention, la chambre d'amortissement est formée de manière à être connectée au passage de carburant dans une position située entre l'orifice d'admission de carburant et le clapet d'admission de la pompe à carburant l'amortisseur de pression se composant d'un soufflet métallique ou d'un diaphragme métallique est disposé dans la chambre d'amortissement, et le carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression est déchargé dans le passage de carburant entre la chambre d'amortissement et le clapet d'admission. En conséquence, il est possible de supprimer une impulsion de pression du carburant sous pression du fait de la décharge et d'éliminer l'apparition de bruits et de détériorations de la tubulure d'alimentation. Ainsi, il est possible d'obtenir un dispositif d'alimentation en carburant à débit variable d'une grande fiabilité et capable de fournir une alimentation en carburant stable.

Il est évident, au vu de la description ci-dessus, que de nombreux changements et modifications peuvent être apportés à la présente invention. Ainsi, il doit être entendu que, tout en restant dans l'esprit des revendications en annexe, la présente invention peut être mise en pratique d'une autre manière que celle ici décrite de manière spécifique.

La totalité de la description de la demande de brevet japonais JP 2000 - 55337, enregistrée le ter mars 2000, y compris la description, les revendications, les dessins et l'abrégé, est incorporée ici à titre de référence dans son intégralité.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable qui se compose de clapets d'injection de carburant (1a à 1d) destinés à injecter du carburant dans les cylindres respectifs d'un moteur 'à combustion interne ; une pompe à carburant (3) qui aspire du carburant à partir d'un orifice d'admission de carburant (13) par l'intermédiaire d'un clapet d'admission (15) à l'intérieur d'une chambre de mise sous pression (24) grâce à un mouvement alternatif d'un piston plongeur (22) dans un cylindre (21) afin de mettre le carburant sous pression et qui fournit le carburant sous pression à l'intérieur des clapets d'injection de carburant (1a à 1d) par l'intermédiaire d'un clapet de décharge (16) ; une chambre d'amortissement (29) comportant un amortisseur de pression, qui est en communication avec un passage de carburant (14) dans une position qui se situe entre l'orifice d'admission de carburant (13) et le clapet d'admission (15) de la pompe à carburant (3) ; un passage de décharge (20) destiné à mettre en communication la chambre de mise sous pression (24) de la pompe à carburant (3) avec ledit passage de carburant ; et une vanne électromagnétique (19) destinée à ouvrir et à fermer le passage de décharge (20), qui est adaptée pour commander une quantité de carburant mis sous pression devant alimenter les clapets d'injection de carburant (1a à 1d) en déchargeant du carburant mis sous pression dans la chambre de mise sous pression (24) dans ledit passage de carburant au moment de l'ouverture de la vanne.

2. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon la revendication 1, dans lequel la chambre d'amortissement (29) comportant un amortisseur de pression (30) est formée de manière intégrale avec la pompe à carburant (3).

3. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le passage de décharge (20) est en communication avec le passage de carburant (14) dans une position située entre la chambre d'amortissement (29) qui comprend un amortisseur de pression (30) et le clapet d'admission (15).

4. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel un orifice est formé dans le passage de décharge (20).

5. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'amortisseur de pression (30) se compose d'un soufflet métallique.

6. Dispositif d'alimentation en carburant à débit variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'amortisseur de pression (30) se compose d'un diaphragme métallique.