FR2826063A1 - Pompe a haute pression de carburant pour un moteur a combustion interne a charge partielle amelioree - Google Patents
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Abstract
Pompe à pistons radiaux pour l'alimentation en carburant à haute pression d'un système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne, notamment un système d'injection à rampe commune, comportant plusieurs éléments de pompe (19) disposés radialement par rapport à un arbre d'entraînement (53), les éléments de pompe (19) ayant chacun une chambre de transfert (63) délimitée d'un côté par un piston (59) avec du côté de l'aspiration un canal d'alimentation (46) pour chaque élément de pompe (19). Les canaux d'alimentation (46) alimentés en carburant par un canal annulaire (45) délimité par l'arbre d'entraînement (53) et un boîtier (61), débouchent dans la chambre de transfert (63). La liaison hydraulique entre le canal annulaire (45) et les canaux d'alimentation (46) est commandée par l'arbre d'entraînement (53).
Description
selon la revendication 9.
Etat de la technique La présente invention concerne une pompe à pistons ra diaux pour l'alimentation en carburant à haute pression d'un système d'indection de carburant d'un moteur à combustion interne, notamment s un système d'indection à rampe commune, comportant plusieurs élé ments de pompe disposés radialement par rapport à un arbre d'entrainement, les éléments de pompe ayant chacun une chambre de transfert délimitée d'un côté par un piston, avec du côté de l'aspiration un canal d'alimentation pour chaque élément de pompe, les canaux o d'alimentation étant alimentés en carburant par un canal annulaire dé limité par l'arbre d'entrainement et un boitier, et débouchant dans la
chambre de transfert des éléments de pompe.
Dans les pompes à pistons radiaux, le débit est en géné ral régulé par un étranglement à l'aspiration. Lorsque deux éléments de s pompe aspirent simultanément du carburant dans le canal annulaire, on peut arriver, dans le cas de débit faible en particulier de débit infé rieur à 30 % du débit total, à la défaillance complète de l'un des élé ments de pompe qui ne débitera plus. Cela se traduit par une demande de couple moteur irrégulière de la pompe haute pression de carburant et, en conséquence, à un fonctionnement irrégulier du moteur à com bustion interne. Ce fonctionnement irrégulier du moteur à combustion
interne est en particulier génant pour le ralenti.
I1 est connu d'éviter cet inconvénient, par exemple, à l'aide d'une soupape d'aspiration commandée, avec un ressort monté 2s dans le piston de l'élément de pompe. Mais l'inconvénient de cette solu tion ré side d ans l' augmentation du volume mo rt, d ans le rend ement plus mauvais de la pompe haute pression de carburant et dans son en combrement. Une autre solution de ce problème pourrait consister à prévoir à la place d'une unité de dosage de l'ensemble de la pompe à haute pression de carburant, une unité de dosage par élément de pompe. Mais cette solution échoue à cause du coût élevé et de
l'encombrement des unités de dosage supplémentaires.
La présente invention a pour but de développer une s pompe haute pression de carburant dont les éléments de pompe débi tent également, de manière régulière, dans la plage de la charge par tielle, sans avoir d'encombrement plus grand que celui des pompes à haute pression de carburant connues, et dont la fabrication est en outre économique. Ce problème est résolu par une pompe à pistons radiaux d'alimentation à haute pression de carburant dans des systèmes d'injection de carburant de moteur à combustion interne... du type dé fini ci-dessus caractérisés en ce que la liaison hydraulique entre le ca nal annulaire et les canaux d'alimentation est commandée par l'arbre o d'entraînement. Avantages de l'invention La commande selon l'invention de la liaison hydraulique e ntre le canal annul aire et les canaux d' alimentation es t as surée de sorte qu'à tout instant ou pour toute position de l'arbre d'entraînement, un seul élément de pompe pourra aspirer le carburant dans le canal annulaire. On évite ainsi que, dans la plage de la charge partielle, lors que plusieurs éléments de pompe aspirent simultanément, l'un des éléments de pompe risque de ne plus aspirer et de ne plus débiter, par conséquent, de carburant. Dans la pompe à haute pression de carbu o rant selon l'invention, chaque élément de pompe peut aspirer pendant sa course d'aspiration, toute la quantité de carburant, traversant le ca nal annulaire par cette unité de dosage. C'est pourquoi les éléments de pompe fonctionnent également très bien avec des débits très faibles dans la plage de charge partielle. En conséquence, la demande de cou s ple de la pompe à haute pression de carburant est pratiquement cons tante pour une rotation de l'arbre d'entrâînement, de sorte que, même
au ralenti, le moteur à combustion interne tourne régulièrement.
Selon un autre développement de l'invention, l'arbre d ' entrâînement est ré alis é sou s la forme d 'un b o is se au rotatif, de sorte que de la manière la plus simple et pratiquement sans encombrement supplémentaire, on peut commander la liaison hydraulique entre le ca nal annulaire et les canaux d'alimentation. Suivant la forme du bois seau, les temps de commande peuvent être adaptés très simplement
aux conditions relatives à l'installation d'injection de carburant.
Selon un autre développement de l'invention, pendant la course d'aspiration d'un élément de pompe, celui-ci est relié hydrauli quement au canal annulaire et/ou indépendamment de la position de l'arbre d'entrainement, toujours un seul canal d'alimentation sera relié hydrauliquement au canal annulaire de sorte que chaque fois seule ment un élément de pompe pourra aspirer toute la quantité de carbu rant passant dans le canal annulaire. Ainsi, on aura les conditions
d'aspiration optimales pour les éléments de pompe.
En variante, on peut également prévoir o qu'indépendamment de la position de l'arbre d'entrainement, au moins un canal d'alimentation ne communique pas hydrauliquement avec le canal annulaire. Cela signifie que plusieurs canaux d'alimentation, mais non tous les canaux d'alimentation, seront reliés simultanément au canal annulaire. Cela conduit à une régularisation du débit fourni s par la pompe de préalimentation, sans que cela ne modifie les avanta ges de l'invention concernant le comportement du fonctionnement de la
pompe à carburant à haute pression.
Un autre développement de l'invention prévoit que le flux de carburant dans le canal annulaire soit commandé par une unité de dosage de sorte que la régulation du débit de la pompe à haute pression de carburant, selon l'invention, peut également se faire de manière con
nue et confirmée.
Pour éviter le retour du flux de carburant de l'élément de pompe dans le canal annulaire, chaque canal d'alimentation comporte
2s un clapet anti-retour.
On augmente la sécurité et on simplifie la fabrication si les canaux d'alimentation sont prévus dans le boitier et, en particulier selon un mode de réalisation préférentiel, si les canaux d'alimentation sont dirigés essentiellement dans la direction radiale par rapport à l'axe
longitudinal de l'arbre d'entrainement.
Selon un autre développement de l'invention, le canal annulaire est rendu étanche par rapport au graissage de la pompe à carburant à haute pression de sorte que l'élément de pompe ne peut aspirer de carburant qui doit servir à la lubrification de la pompe haute
pression, ce qui permet une régulation précise du débit.
D'autres avantages et développements avantageux de l'invention seront décrits ci-après dans les modes de réalisation repré sentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un système d'indection de carburant avec une s pompe à carburant à haute pression selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'une pompe à carburant à haute pression selon l'invention, - la figure 3 est une coupe selon la ligne B-B, et
o - la figure 4 est une coupe selon la ligne C-C.
Description des exemples de réalisation
La figure 1 montre un système d'injection à rampe com mune selon l'état de la technique représenté schématiquement. Une pompe de préalimentation aspire du carburant dans un réservoir 5 par s une conduite d'alimentation 3. Le carburant est filtré par un filtre
amont 7 et par un filtre avec un séparateur d'eau 9.
La pompe de préalimentation 1 est une pompe à engre nage, elle comporte une soupape de surpression 11. Du côté de l'aspiration, la pompe de préalimentation est étranglée par un premier point d'étranglement 13. Un côté de pression 15 de la pompe de préali mentation 1 alimente une pompe à carburant à haute pression 17 avec du carburant. La pompe à carburant à haute pression 17 est une pompe à pistons radiaux comprenant 3 éléments de pompe 19. Elle en traîne la pompe de préalimentation 1. Du côté aspiration de l'élément de s pompe 19, on a chaque fois prévu un clapet anti-retour 21. Du côté de la pression (côté de refoulement) des éléments de pompe 19, on a prévu chaque fois un clapet anti-retour 23 évitant que le carburant à haute pression, débité par les éléments de pompe 19 dans la rampe commune
, ne puisse revenir aux éléments de pompe 19.
Les conduites du système d'indection de carburant à la haute pression sont représentées à la figure 1 par des traits épais alors que les zones du système d'indection de carburant à basse pression sont
représentés par des traits fins.
La rampe commune 25 alimente un ou plusieurs inUec ss teurs non représentés à la figure 1 avec du carburant par une conduite de haute pression 27. Une seconde soupape de surpression 28 qui, le cas échéant, relie la rampe commune à une conduite de retour 29, évite des pressions excessives dans la zone haute pression du système d'indection de carburant. Par la conduite de retour 29 et la conduite de fuite 31, on renvoie les fuites et les quantités de carburant de com
mande du ou des injecteurs non représentés vers le réservoir 5.
Une soupape de commutation 33 permet de renvoyer le carburant de la conduite de retour 29 également dans la conduite d'alimentation 3 de la pompe de préalimentation 1, de sorte qu'aux fai
o bles températures, on réduit le risque de givrage.
La pompe à carburant à haute pression 17 est alimentée par la pompe de préalimentation d'une part en carburant pour les élé
ments de pompe 19 et d'autre part en carburant pour la lubrification.
La quantité de carburant servant à la lubrification de la pompe haute pression de carburant 17 est commandée par une première soupape de commande 35 et une seconde soupape de commande 37. Dans la posi tion de la première soupape de commande 35 représentée à la hgure 1, la pression du côté pression 15 de la pompe de préalimentation 1 n'est pas suffisante pour déplacer un piston 39 de la première soupape de o commande 35 contre la force d'un ressort 41. En conséquence, la pre mière soupape de commande 35 est fermée à la fgure 1. Dès que la pression augmente du côté de pression 15, le piston 39 se déplace con tre la force du ressort 41 vers la gauche et libère la conduite 43. Le car burant traverse la conduite 43 et le second point d'étranglement 37 pour arriver dans le carter de vilebrequin et graisser la pompe à carbu
rant à haute pression 17.
Un canal annulaire 45 et des canaux d'alimentation 46 permettent à la pompe à carburant à haute pression 17 d'alimenter en carburant les éléments de pompe 19. Pour réguler le débit de la pompe o à carburant à haute pression 17, il est prévu une soupape de dosage 47 entre le côté pression 15 de la pompe de préalimentation 1 et le canal annulaire 45. La soupape de dosage 47 est une soupape d'écoulement commandée par un appareil de commande non représenté du système d'indection de carburant. Les éléments de pompe 19 sont étranglés ainsi
du côté aspiration par la soupape de dosage 47.
Un organe d'étranglement pour un débit nul 49 évite que, par ailleurs, en mode de poussée, c'est-à-dire par exemple lorsque le véhicule descend une pente, il se produise une fuite dans l'unité de do sage 47 et une montée de pression non souhaitée dans le canal annu s laire 45. L'étranglement de débit nul 49 permet au carburant de sortir du canal annulaire 45 pour passer dans le carter du vilebrequin de la pompe à carburant à haute pression 17 et servir alors au graissage de
la pompe à carburant à haute pression 17.
La pression dans la rampe commune 25 est régulée par o une soupape de pression 51 qui peut également être une soupape d'écoulement. La soupape de pression 51 est également commandée par
l'appareil de commande non représentée.
Les éléments de pompe 19 sont entrâînés par l'arbre d'entrâînement 53 portant un excentrique 55. L'excentrique 55 est mu s ni d'un anneau intermédiaire 57 à trois parties aplaties sur lesquelles
s'appuient les pistons 59 des éléments de pompe 19.
La figure 2 montre un exemple de réalisation d'une pompe à carburant à haute pression 17 selon l'invention. Cette pompe est représentée en coupe longitudinale. L'arbre d'entraînement 53 est monté en rotation dans un boîtier 61a, 61b. Le boîtier 61 est réalisé en deux parties pour simplifier la fabrication et le montage. La figure 2
montre un élément de pompe 19 sous une forme quelque peu détaillée.
L'anneau intermédiaire 57 transmet un mouvement oscillant au piston 59 de l'élément de pompe 19 lorsque l'arbre d'entraînement 53 est mis 2s en rotation. Le clapet anti-retour 21 installé dans le canal d'alimentation 46 assure que le piston 59 puisse aspirer du carburant pendant la phase d'aspiration, par l'intermédiaire du canal d'alimentation 46 à partir du canal annulaire 45. D'autre part, le clapet anti-retour 21 évite le retour du carburant de la chambre de transfert 63 de l'élément de pompe 19 pendant la course de transfert (course de refoulement). Le piston 59 débite le carburant dans un canal haute pression 65 pendant la course de transfert. Ce canal à haute pression est relié hydrauliquement à la rampe commune non représentée à la 3s figure 1. Pour éviter un retour du carburant de la rampe commune non représentée dans la chambre de transfert 63, il est prévu un clapet anti
retour 23 dans le canal haute pression 65.
Le canal annulaire 45 est délimité par l'arbre d'entraînement 53 et le boîtier 61b. Pour que le carburant ne puisse passer du carter de vilebrequin formé par la partie de boîtier 61a dans le canal annulaire 45, il est prévu un joint d'étanchéité d'arbre, radial 67 entre le canal annulaire 45 et le carter de vilebrequin. Le canal an nulaire 45 est rempli par une conduite 43 qui, à son tour, communique avec la soupape de dosage 47 (voir figure 1) pour le remplissage de car o burant. La figure 3 représente une coupe selon la ligne C-C. Cette vue laisse apparaître clairement que le canal annulaire 45 est délimité dans la direction radiale par l'arbre d'entraînement 53 et le boîtier 61b. Dans
cette vue, la conduite 43 apparaît également clairement.
La figure 4 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 2.
Cette vue montre clairement que l'arbre d'entraînement 53 est réalisé dans le plan de coupe comme tiroir rotatif ou boisseau. L'arbre d'entraînement 53 comporte une découpe 69 réalisant la liaison hy draulique entre le canal annulaire 45 (voir figure 3) et un canal d'alimentation 46. En principe, l'angle d'ouverture de la découpe 69 cor o respond à un angle de 360 /n, n étant le nombre d'éléments de
pompe 19.
Si l' angle d'ouverture d e la déc o up e 69 est inférieu r à 360 /n, on a une séparation hydraulique totale des canaux
d'alimentation 46.
I1 peut également être intéressant de choisir pour l'angle d'ouverture de la découpe 69 un angle supérieur à 360 /n de sorte qu'au moins deux canaux d'alimentation 46 soient reliés hydraulique ment de temps en temps l'un à l'autre par le canal annulaire 45 (non représenté). Cela permet par exemple de régulariser le débit de la pompe
so de préalimentation (voir figure 1).
Claims (6)
1 ) Pompe à pistons radiaux pour l'alimentation en carturant à haute pression d'un système d'indection de carburant d'un moteur à combus tion interne, notamment un système d'iniection à rampe commune, s comportant plusieurs éléments de pompe (19) disposés radialement par rapport à un arbre d'entraînement (53), les éléments de pompe (19) ayant chacun une chambre de transfert (63) délimitée d'un côté par un piston (59), avec du côté de l'aspiration un canal d'alimentation (46) pour chaque élément de pompe (19), les ca o naux d'alimentation (46) étant alimentés en carburant par un canal an nulaire (45) délimité par l'arbre d'entraînement (53) et un boîtier (61), et débouchant dans la chambre de transfert (63) des éléments de pompe (19), caractérisée en ce que s la liaison hydraulique entre le canal annulaire (45) et les canaux
d'alimentation (46) est commandée par l'arbre d'entraînement (53).
2 ) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que
l'arbre d'entraînement (53) est un boisseau tournant.
3 ) Pompe à pistons radiaux selon les revendications 1 ou 2,
caractérisée en ce que pendant la course d'aspiration d'un élément de pompe (19), celui-ci est
2s relié hydrauliquement au canal annulaire (45).
4 ) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 3, caractérisée en ce qu' indépendamment de la position de l'arbre d'entraînement (53), seule ment un canal d'alimentation (19) est relié hydrauliquement au canal
annulaire (45).
) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 3, caractérisée en ce qu' indépendamment de la position de l'artre d'entraînement (53), au moins un canal d'alimentation (19) n'est pas relié hydrauliquement au canal
annulaire (45).
s 6 ) Pompe à pistons radiaux selon les revendications 4 ou 5,
caractérisée en ce que l'alimentation en carburant du canal annulaire (45) est commandée par
une unité de dosage (47).
o 7 ) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisée par
un clapet anti-retour (21) dans chaque canal d'alimentation (46).
8 ) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que
les canaux d'alimentation (46) sont installés dans le boîtier (61).
9 ) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que les canaux d'alimentation (46) passent essentiellement radialement par
rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement (53).
) Pompe à pistons radiaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que 2s le canal annulaire (45) est séparé de manière étanche par rapport au
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