FR2828240A1

FR2828240A1 - Fuel transfer pump e.g. for motor vehicle engine has pistons in cylinders linked to accumulators and non-return valves with distributor

Info

Publication number: FR2828240A1
Application number: FR0110429A
Authority: FR
Inventors: Philippe Bauer
Original assignee: Siemens Automotive Hydraulics SA
Current assignee: Siemens Automotive Hydraulics SA
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: FR2828240B1

Abstract

The pump, comprising a number of cam-driven hydraulic pistons (1, 2, 3) reciprocating in oil-filled cylinders to actuate pumping bellows or membranes (5, 6), has each cylinder connected on one side to an accumulator (11, 12, 13) and on the other to a non-return valve (21, 22, 23). The accumulators and valves are connected by a distribution unit that can be adjusted to regulate the volume of fluid stored in the accumulators and the quantity of oil acting on the bellows or membranes.

Description

Dispositif de régulation pour pompe transfert à carburant
La présente invention a pour objet un dispositif de régulation de débit pour pompe du type dit "pompe transfert" c'est-à-dire comportant une partie "huile"dans laquelle fonctionnent les pistons d'une pompe hydraulique, ainsi que les paliers, roulements ou autres et toutes les autres pièces dynamiques et une partie"liquide mis en oeuvre", qui peut, par exemple, être de l'essence, dans laquelle on ne trouve que les clapets et des pièces d'architectures de la pompe, les deux parties étant séparées par des étanchéités et un ou plusieurs séparateurs à membranes. Dans ce type de pompe, l'huile met en mouvement alternatif les ou la membrane, ce mouvement alternatif ayant une action de pompage sur le liquide à mettre en oeuvre. Control device for fuel transfer pump
The subject of the present invention is a flow control device for a pump of the so-called "transfer pump" type, that is to say comprising an "oil" part in which the pistons of a hydraulic pump operate, as well as the bearings, bearings or others and all the other dynamic parts and a part "liquid used", which can, for example, be of gasoline, in which one finds only the valves and architectural parts of the pump, the two parts being separated by seals and one or more membrane separators. In this type of pump, the oil reciprocates or the membrane, this reciprocating movement having a pumping action on the liquid to be used.

Ce type de pompe est décrit dans les brevets HYDRO RENE LEDUC 96.07043 et 96.13502. Ces brevets ont été complétés par les perfectionnements décrits dans les brevets PSA/Siemens 99.07213, 99.07214, 99.07215 et dans le brevet SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA 01.02550. This type of pump is described in the HYDRO RENE LEDUC patents 96.07043 and 96.13502. These patents were supplemented by the improvements described in the PSA / Siemens patents 99.07213, 99.07214, 99.07215 and in the patent SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA 01.02550.

Les pompes transfert permettent de réduire la consommation d'essence dans les applications de l'injection directe grâce à leur excellent rendement global. La demande toujours croissante de réduction de consommation a conduit à proposer une pompe équipée de régulation de débit par l'ajout d'une électrovanne de régulation en sortie HP de la pompe. Cette électrovanne, lorsqu'elle est excitée, met en communication la sortie HP de la pompe avec l'entrée BP, réduisant ainsi la pression de refoulement et donc la puissance consommée et évite ainsi la recirculation d'essence non consommée par le moteur, la pompe délivrant dans un système classique, toujours plus que le juste

,. nécessaire. Transfer pumps reduce fuel consumption in direct injection applications thanks to their excellent overall efficiency. The ever increasing demand for reduction in consumption has led to proposing a pump fitted with flow regulation by adding a regulating solenoid valve at the HP output of the pump. This solenoid valve, when energized, puts the HP output of the pump in communication with the LP input, thus reducing the discharge pressure and therefore the power consumed and thus avoids the recirculation of gasoline not consumed by the engine, the pump delivering in a classic system, always more than just

,. necessary.

L'inconvénient de ce type de régulation est qu'il impose une électrovanne fonctionnant dans l'essence (toujours difficile à mettre au point) et que la course de la membrane est toujours de 100%, même si le débit utile vers le moteur est nul. The disadvantage of this type of regulation is that it imposes a solenoid valve operating in petrol (always difficult to develop) and that the travel of the diaphragm is always 100%, even if the useful flow to the motor is no.

Dans la demande de brevet 0101017, déposée au nom de la déposante, la société SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS le 19 juin 2001, on a décrit In patent application 0101017, filed in the name of the applicant, the company SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS on June 19, 2001, the following was described

un premier perfectionnement consistant à transformer la fonction régulation du débit d'essence en réalisant cette régulation dans la partie huile, afin de supprimer les deux inconvénients exposés ci-dessus. a first improvement consisting in transforming the function regulating the fuel flow by carrying out this regulation in the oil part, in order to eliminate the two drawbacks exposed above.

La présente invention a pour but comme dans le cas de la susdite demande de brevet 01.08017, de réaliser la régulation du débit d'essence en

i réalisant cette régulation dans la partie"huile", mais par d'autres moyens qui permettent d'optimiser cette régulation. The present invention aims as in the case of the above patent application 01.08017, to achieve the regulation of the fuel flow in

i carrying out this regulation in the "oil" part, but by other means which allow this regulation to be optimized.

En effet dans le dispositif décrit dans la demande de brevet 01.08017, les membranes métalliques se déplacent selon toute leur course et il s'avère que les variations de débit sont brutales et engendrent des chocs mécaniques. Indeed, in the device described in patent application 01.08017, the metal membranes move along their entire course and it turns out that the variations in flow are brutal and generate mechanical shocks.

Selon la présente invention, chaque cylindre dans lequel se déplace le piston est reliée d'une part à un accumulateur et d'autre part à un clapet antiretour ; tous les accumulateurs étant reliés entre eux à une première chambre d'un dispositif de distribution à tiroir, ledit tiroir étant contre tenu par un ressort ; tous les clapets anti-retour étant reliés entre eux et à la deuxième chambre du dispositif de distribution, ces deux chambres communiquant entre elles à travers le tiroir et les mouvements de ce dernier étant pilotés par une électrovanne de façon à faire communiquer les accumulateurs avec la basse pression et/ou avec les clapets anti-retour. According to the present invention, each cylinder in which the piston moves is connected on the one hand to an accumulator and on the other hand to a non-return valve; all the accumulators being connected together to a first chamber of a drawer distribution device, said drawer being held against by a spring; all the non-return valves being connected to each other and to the second chamber of the distribution device, these two chambers communicating with each other through the drawer and the movements of the latter being controlled by a solenoid valve so as to make the accumulators communicate with the low pressure and / or with non-return valves.

A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux figures annexées : - Figure 1, une vue schématique en coupe illustrant une première position des pièces. By way of example and to facilitate understanding of the invention, there is shown in the appended figures: - Figure 1, a schematic sectional view illustrating a first position of the parts.

- Figure 2, une vue correspondant à la figure 1, correspondant à une deuxième position des pièces. - Figure 2, a view corresponding to Figure 1, corresponding to a second position of the parts.

- Figure 3, une vue correspondant aux figures 1 et 2 correspondant à une troisième position des pièces. - Figure 3, a view corresponding to Figures 1 and 2 corresponding to a third position of the parts.

Comme dans le cas de tous les brevets et demandes de brevet susmentionnés, la pompe est du type pompe transfert, c'est-à-dire comportant une pompe hydraulique à au moins un piston, le ou les pistons étant animés d'un mouvement alternatif de va et vient par une came, l'huile pompée par le ou As in the case of all the aforementioned patents and patent applications, the pump is of the transfer pump type, that is to say comprising a hydraulic pump with at least one piston, the piston or pistons being driven in an alternating movement. back and forth by a cam, the oil pumped by the or

les pistons mettant en mouvement alternatif une ou plusieurs membranes ou soufflets qui pompent le liquide à mettre en oeuvre. pistons reciprocating one or more membranes or bellows which pump the liquid to be used.

Comme dans les cas susvisés, la came est un plateau oscillant, les pistons sont creux et ne comportent ni clapet d'aspiration, ni clapet de refoulement et sont alimentés en huile par une lunule gravée dans la surface du plateau oscillant. As in the above-mentioned cases, the cam is a swash plate, the pistons are hollow and have neither suction valve nor discharge valve and are supplied with oil by a lunula engraved in the surface of the swash plate.

Ces dispositions ne faisant pas partie de l'invention et étant décrites en détail dans les brevets précédents, elles ne seront pas décrites ci-après. These provisions not being part of the invention and being described in detail in the preceding patents, they will not be described below.

La pompe selon l'invention comporte trois pistons creux 1,2 et 3 qui, pour mieux illustrer le fonctionnement, sont représentés de façon schématique, c'est-à-dire séparés les uns des autres, le plateau oscillant, la lunule d'alimentation et les patins de glissement n'étant pas représentés. The pump according to the invention comprises three hollow pistons 1,2 and 3 which, to better illustrate the operation, are shown schematically, that is to say separated from each other, the swash plate, the lunula power supply and the sliding shoes not being shown.

De même, les clapets d'aspiration et de refoulement du liquide à pomper (de l'essence par exemple) ne sont pas décrits car ils correspondent à ce qui est décrit dans les brevets précédents 01.02550 et 01.08017 au nom de SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA. Similarly, the suction and discharge valves of the liquid to be pumped (petrol for example) are not described because they correspond to what is described in the previous patents 01.02550 and 01.08017 in the name of SIEMENS AUTOMOTIVE HYDRAULICS SA.

Dans les trois figures, le piston 1 est à son point mort bas, le piston 3 est à son point mort haut et le piston 2 en position intermédiaire. In the three figures, the piston 1 is at its bottom dead center, the piston 3 is at its top dead center and the piston 2 in the intermediate position.

Chaque piston refoule l'huile (provenant d'un réservoir 7) dans la chambre 4 qui lui correspond, ce qui a pour effet de soulever le clapet 5 et de comprimer le soufflet 6, à l'intérieur duquel arrive le liquide à pomper. Each piston discharges the oil (from a reservoir 7) into the chamber 4 which corresponds to it, which has the effect of raising the valve 5 and compressing the bellows 6, inside which the liquid to be pumped arrives.

Les cylindres dans lesquels se déplacent les pistons 1,2 ou 3 sont reliés, d'une part à un accumulateur 11,12 ou 13 et d'autre part à un clapet anti-retour à bille 21,22, 23. The cylinders in which the pistons 1, 2 or 3 move are connected, on the one hand to an accumulator 11, 12 or 13 and on the other hand to a ball check valve 21, 22, 23.

Chaque accumulateur est contre tenu par un ressort 8 ; tandis que chaque bille est libre ou soumise à un ressort à très faible tarage. Each accumulator is held against by a spring 8; while each ball is free or subjected to a spring with very low calibration.

Toutes les chambres arrière 14 des accumulateurs sont reliées à une conduite commune 10 qui aboutit à l'une 32, des deux chambres 32 et 33 d'un distributeur 30 à tiroir 31. All the rear chambers 14 of the accumulators are connected to a common pipe 10 which leads to one 32, of the two chambers 32 and 33 of a distributor 30 with drawer 31.

Le volume défini par les chambres 14, la conduite 10 et la chambre 32 sera ci-après désigné"volume A". The volume defined by the chambers 14, the pipe 10 and the chamber 32 will hereinafter be designated "volume A".

Tous les clapets à bille 21,22, 23 sont reliés à une conduite commune 20 qui aboutit à l'autre chambre 33 du distributeur 30. All the ball valves 21, 22, 23 are connected to a common pipe 20 which terminates in the other chamber 33 of the distributor 30.

Le volume défini par les espaces situés à l'arrière des billes 21,22, 23, la conduite 20 et la chambre 33 sera ci-après désigné"volume B". The volume defined by the spaces located behind the balls 21, 22, 23, the pipe 20 and the chamber 33 will hereinafter be designated "volume B".

Le tiroir 31 du distributeur 30 est d'une part contre tenu par un ressort 34 et d'autre part piloté par une électrovanne proportionnelle 37, représentée de façon schématique. The drawer 31 of the distributor 30 is on the one hand held against a spring 34 and on the other hand controlled by a proportional solenoid valve 37, shown schematically.

Le tiroir 31 est traversé de part en part par un alésage 35 faisant communiquer l'une avec l'autre les deux chambres 32 et 33. De plus, il comporte un évidemment ou gorge annulaire 36 raccordé à l'alésage 35, de façon à assurer la communication entre la conduite 20 et l'alésage 35 sur une certaine plage de déplacement du tiroir, ainsi que la communication avec une conduite 38 aboutissant au réservoir 7. The drawer 31 is traversed right through by a bore 35 communicating with each other the two chambers 32 and 33. In addition, it comprises an annular recess or groove 36 connected to the bore 35, so as to ensuring communication between the pipe 20 and the bore 35 over a certain range of movement of the slide, as well as the communication with a pipe 38 leading to the reservoir 7.

Lorsque les pièces sont dans la position illustrée à la figure 1, l'électrovanne proportionnelle 37 n'est pas excitée et, sous l'effet du ressort 34, le tiroir 31 se trouve dans la partie droite du distributeur 30. When the parts are in the position illustrated in FIG. 1, the proportional solenoid valve 37 is not energized and, under the effect of the spring 34, the drawer 31 is located in the right part of the distributor 30.

Dans cette position, les deux canalisations 10 et 20 sont fermées par le tiroir 31 ; les accumulateurs 11,12 et 13 sont vides ; les clapets 21,22, 23 fermés et les volumes A et B sont isolés l'un de l'autre. Tout le volume d'huile débité par la pompe (les trois pistons 1,2 et 3) actionne les clapets 5, le débit est maximum. In this position, the two pipes 10 and 20 are closed by the drawer 31; the accumulators 11, 12 and 13 are empty; the valves 21, 22, 23 closed and the volumes A and B are isolated from each other. The entire volume of oil delivered by the pump (the three pistons 1,2 and 3) actuates the valves 5, the flow rate is maximum.

La figure 2 correspond à un débit intermédiaire. Figure 2 corresponds to an intermediate flow.

Sous l'action de l'électrovanne proportionnelle 37, le tiroir 31 a été légèrement déplacé vers la gauche, en comprimant le ressort 34. Under the action of the proportional solenoid valve 37, the slide 31 was moved slightly to the left, compressing the spring 34.

La canalisation 10 débouche, au moins partiellement, dans la chambre 32 de sorte que, par la canalisation 35, la gorge annulaire 36 et la canalisation 38, elle communique avec le réservoir 7. The pipe 10 opens, at least partially, into the chamber 32 so that, via the pipe 35, the annular groove 36 and the pipe 38, it communicates with the reservoir 7.

Les volumes A et B sont toujours isolés l'un de l'autre. Volumes A and B are always isolated from each other.

Lorsqu'un piston passe de la position du piston 1 à celle du piston 2, l'accumulateur 12 est légèrement repoussé à l'encontre du ressort 8, puisqu'en aval dudit accumulateur, la pression a été réduite suite à la mise en communication de la canalisation 10 avec le réservoir 7. When a piston passes from the position of the piston 1 to that of the piston 2, the accumulator 12 is slightly pushed back against the spring 8, since downstream of said accumulator, the pressure has been reduced following the setting in communication of line 10 with tank 7.

Aucun débit ne peut passer à travers le clapet à bille 22, parce que la canalisation 20 est fermée par le tiroir 31. No flow can pass through the ball valve 22, because the pipe 20 is closed by the slide 31.

Il en résulte que l'accumulateur 12 se remplit d'un volume égal à celui qui s'échappe à travers le tiroir 31 vers le réservoir 7. As a result, the accumulator 12 fills with a volume equal to that which escapes through the slide 31 towards the reservoir 7.

Le volume d'huile agissant sur le soufflet 6 étant moindre, les déplacements du soufflet 6 sont moindres et le débit de liquide ainsi pompé est moindre. The volume of oil acting on the bellows 6 being less, the displacements of the bellows 6 are less and the flow rate of liquid thus pumped is less.

Dès que le débit souhaité est atteint, l'électrovanne 37 est pilotée pour ramener le tiroir en position pour laquelle les conduites 10 et 20 sont fermées, c'est-à-dire la position qu'il occupe à la figure 1. Le système fonctionne alors en circuit fermé, les pistons refoulant dans les accumulateurs une partie de la cylindrée (celle définie au début lorsque le tiroir était ouvert), l'autre partie de la cylindrée pilotant les clapets 5 et soufflets 6. As soon as the desired flow rate is reached, the solenoid valve 37 is piloted to bring the drawer back to the position for which the pipes 10 and 20 are closed, that is to say the position it occupies in FIG. 1. The system then operates in a closed circuit, the pistons driving back into the accumulators a part of the displacement (that defined at the start when the drawer was open), the other part of the displacement controlling the valves 5 and bellows 6.

Lors du retour du piston vers le point mort bas, l'accumulateur restitue le volume stocké et évite une ré alimentation par la lunule. When the piston returns to bottom dead center, the accumulator restores the stored volume and prevents re-supply by the lunula.

Si le besoin en débit augmente, il est nécessaire de remplir à nouveau le volume A pour ramener les accumulateurs 11,12 et 13 vers leur position initiale. If the need for flow increases, it is necessary to refill volume A in order to bring the accumulators 11, 12 and 13 back to their initial position.

Le tiroir 31 est alors piloté par l'électrovanne 37 pour mettre en communication les volumes A et B comme cela est représenté figure 3. The drawer 31 is then controlled by the solenoid valve 37 to connect the volumes A and B as shown in FIG. 3.

Le tarage des ressorts 8 de chaque accumulateur permet de créer une différence de pression qui pousse le volume précédemment accumulé vers le volume A en passant par les clapets anti-retour 21,22, 23 ; le volume B et à travers le tiroir 31. The calibration of the springs 8 of each accumulator makes it possible to create a pressure difference which pushes the previously accumulated volume towards the volume A by passing through the non-return valves 21, 22, 23; volume B and through the drawer 31.

Si le tiroir 31 est maintenu dans cette position, le débit de liquide pompé va vers le débit maximum qui sera obtenu quand tous les accumulateurs seront vidés. If the drawer 31 is kept in this position, the flow rate of pumped liquid goes towards the maximum flow rate which will be obtained when all the accumulators are emptied.

Dès que l'électrovanne 37 ramène le tiroir 31 dans la position de la figure 1, la vidange des accumulateurs est interrompue. As soon as the solenoid valve 37 returns the slide 31 to the position of FIG. 1, the emptying of the accumulators is interrupted.

La dimension des accumulateurs est fonction du débit minimum souhaité pour annuler le débit de la pompe, les accumulateurs sont dimensionnés pour recevoir une quantité d'huile au moins égale à la cylindrée d'un piston. The size of the accumulators is a function of the minimum flow rate desired to cancel the pump flow rate, the accumulators are dimensioned to receive an amount of oil at least equal to the displacement of a piston.

Les avantages de cette disposition par rapport à celle du brevet précédent 01.08017 sont les suivants : - un rendement global meilleur car l'énergie emmagasinée par les accumulateurs est restituée ; - les soufflets 6 ne se déplacent que de la course nécessaire au débit à

fournir ; - les variations de débit ne sont pas brutales et n'engendrent pas de chocs mécaniques ; - tous les soufflets ou séparateurs subissent des contraintes équivalentes (le débit est réparti entre tous les soufflets) ce qui donne des fluctuations de débit instantanées (et donc des pressions faibles).The advantages of this arrangement compared to that of the previous patent 01.08017 are the following: - a better overall yield because the energy stored by the accumulators is restored; the bellows 6 move only for the stroke necessary for the flow to

provide; - the variations in flow are not sudden and do not generate mechanical shocks; - all the bellows or separators undergo equivalent stresses (the flow is distributed between all the bellows) which gives instantaneous fluctuations in flow (and therefore low pressures).

Claims

CLAIMS 10-Pump of the so-called transfer pump type, that is to say comprising a hydraulic pump with pistons driven by a cam of an alternating back-and-forth movement, the oil pumped by the piston or pistons setting in motion alternative one or more bellows or membranes which pump the liquid to be used, in which the regulation of the flow rate of the liquid thus pumped is obtained by regulating the level of the oil pumped by the pistons, characterized by the fact that each cylinder in which a piston moves (1,2, 3) is connected on the one hand to an accumulator (11,12, 13) and on the other hand to a non-return valve (21,22, 23); said accumulators (11, 12, 13) and said valves (21, 22, 23) being connected by means of a distribution device (30) controlled so as to be able to vary the quantity of liquid stored in one or more accumulators (11,12, 13) and therefore the quantity of oil acting on the pumping means (5,6) of the liquid to be delivered. 20-pump according to claim 1 wherein the accumulators (11,12, 13) are interconnected by a pipe (10) leading to a first chamber (32) of a distribution device (30) with drawer (31) so as to define a first volume of oil (A); while all the non-return valves (21, 22, 23) are interconnected by a pipe (20) leading to the second chamber (33) of said distribution device (30) with drawer (31) so as to define a second volume of oil (B).

30-pump according to claims 1 and 2 wherein the drawer (31) of the dispensing device (30) is traversed right through by a pipe (35) communicating the two chambers (32,33).

40-pump according to claim 3 wherein the drawer (31) has a peripheral groove (36) communicating with the pipe (35), this groove having a length sufficient to allow, depending on the position of the drawer (31), either the pipe (20) communicating with the pipe (10) via the pipe (35); either to the pipe (10) to communicate with a pipe (38) going to the reservoir (7) via said pipe (35).

50-pump according to claim 3 wherein the distribution device (30) comprises a pipe (38) allowing the volume (A) to communicate with the

1 tank 7.

60-pump according to any one of the preceding claims wherein the drawer (31) is controlled by a solenoid valve (37) against a return spring (34) so that the movements of the drawer (31) have for effect: either to have volumes (A) and (B) communicate with each other; either to isolate them; either to communicate the volume (A) with the reservoir (7) in which case the volume of oil discharged to the reservoir is replaced by an equivalent volume stored in the accumulator or accumulators which modifies the extent of displacement of the membranes or bellows (6) pumping the liquid to be delivered.

70-pump according to claim 6 wherein the liquid stored in the accumulators (11,12, 13) is returned to the volume (A) when an increase in flow is necessary.