FR2829532A1 - Installation d'injection de moteur a combustion interne a caracteristique de demarrage amelioree - Google Patents
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Abstract
Installation d'injection comportant un moyen d'équilibrage de la pression entre le côté aspiration (3) et le côté refoulement (5) de la pompe haute pression carburant (1) pour éviter que du carburant imbrûlé n'arrive dans la ou les chambres de combustion du moteur.Du côté refoulement (5) et du côté aspiration (3) lorsque le moteur est à l'arrêt, il règne une pression qui évite la formation de bulles de vapeur facilitant ainsi le démarrage du moteur.
Description
l'exécution du procédé selon la revendication 32 Etat de la technique La
présente invention concerne une installation d'indection pour un moteur à combustion interne comprenant une pompe à haute pression de carburant, une pompe basse pression pour prélever du carbu rant d'un réservoir à carburant et alimenter un côté aspiration de la pompe haute pression ainsi qu'une installation de décharge pour abaisser la pression du côté refoulement de la pompe haute pression lorsque le
moteur à combustion interne est arrêté.
Cette installation d'injection est connue selon le document o DE 195 39 883 A1. Dans cette installation d'indection, après la coupure du moteur à combustion interne, on établit un équilibre de pression entre le côté de refoulement de la pompe à haute pression de carburant et le ré servoir de carburant ou la pression ambiante. Ce moyen permet d'éviter efficacement qu'après la coupure du moteur à combustion interne, du carburant n'arrive à travers les indecteurs dans les chambres de combus tion. Ce carburant brûlé crée des émissions polluantes composées de car bone brûlé au démarrage du moteur à combustion interne. Étant donné la réduction totale de la pression de refoulement de la pompe à haute pres sion et du réservoir à la pression amblante, la durée de remontée en pres o sion se répercute de manière négative sur le comportement du moteur à
combustion interne au démarrage.
La présente invention a pour but d'améliorer le comporte-
ment au démarrage d'une telle installation d'injection de carburant.
Ce problème est résolu selon l'invention par une installation :5 d'injection de carburant du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la pression du côté aspiration de la pompe à haute pression de carburant, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, est supérieure ou égale à la hauteur de refoulement de la pompe basse pression, et l'installation de décharge, lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, assure l'équilibrage de la pression entre le côté refoulement et le côté aspiration
de la pompe à haute pression de carburant.
Avantages de l'invention L'installation de l'indection selon l'invention subit du côté de refoulement de la pompe à haute pression de carburant une décharge en pression partielle lors de l'arrêt du moteur. Toutefois, cette pression n'est pas réduite jusqu'à la pression ambiante mais au plus jusqu'à la pression
correspondant à la hauteur de refoulement de la pompe basse pression.
Cette hauteur de refoulement d'une pompe basse pression est habituelle ment comprise entre 3 et 6 bars alors que le côté refoulement de la pompe à carturant à haute pression pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne présente des pressions de l'ordre de lOO bars. Ainsi tous les joints et les sièges de joints ou d'étanchéité du côté de la pression s de la pompe à haute pression sont déchargés par la décharge en pression partielle selon l'invention pour qu'en toute sécurité le carburant ne puisse passer par les injecteurs ou les soupapes d'injection dans la chambre de
combustion. I1 en résulte que dans le cas d'un moteur à combustion in-
terne équipé d'une installation d'indection selon l'invention, il n'y aura pas o d'émission de composés de carbone, imbrûlés, provenant du carburant qui seraient arrivés dans la chambre de combustion du moteur pendant
son arrêt.
Comme la pression régnant du côté refoulement et du côté aspiration de la pompe à haute pression de carburant est encore suffi s samment élevée pendant l'arrêt du moteur à combustion interne, cela évite de manière fiab le le dévelo pp ement de bull es d e gaz s i bien qu' au démarrage du moteur, on atteint plus rapidement la pression nécessaire du côté de refoulement de la pompe à haute pression de carburant et le démarrage du moteur est plus rapide. La plus grande rapidité de démar
rage du moteur améliore en outre le bilan d'émission du moteur et dé-
charge l'installation électrique. En outre, l'installation de décharge selon l'invention est de construction simple et ne nécessite pas de commande
par appareil de commande électronique de l'installation d'inJection.
Selon une variante de l'invention, la conduite de décharge
2s comprend une conduite de dérivation et/ou un organe d'étranglement re-
liant le côté aspiration et le côté refoulement de la pompe à haute pression ce qui p erm et de ré alis er de manière simple le s avantages de l'installation
d'injection de l'invention.
Selon un autre développement de l'invention, l'organe d'étranglement est réalisé sous la forme d'une encoche dans un organe de soup ap e ou un siège de soupape d'un clapet ou soup ap e anti-retour de la pompe à haute pression ou encore sous la forme d'un diaphragme avec un trou. Le diaphragme avec un trou peut par exemple être installé dans la rampe commune de l'installation de l'indection ou dans un clapet anti-re
3s tour du côté de refoulement de la pompe à haute pression.
Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention, le clapet anti-retour est un clapet ou soupape à siège plat avec une contre plaque munie d'un siège de soupape et d'une plaque de sou pape coopérant avec le siège de soupape de sorte qu'à la fermeture du siège de soupape on a un écoulement par écrasement qui assure en per manence le nettoyage de l' encoche fonctionnant comme organe d' étran glement. Ainsi pour toute la durée d'utilisation de l'installation d'indection, s on évite que l'encoche ne se bouche et ainsi qu'elle garde son bon fonc tionnement. De plus, ce mode de réalisation peut s'obtenir avec une préci sion de forme élevée, la section de l'organe d'étranglement étant
pratiquement constante pendant toute la durée active.
I1 est avantageux que l'encoche possède une section rectan o gulaire, ovale ou semi-circulaire, que l'on obtient en particulier par enlè vement électrochimique ou par un procédé de formage comme par exemple le matriçage. On arrive ainsi à une précision de forme élevée pour
un coût de fabrication réduit.
En variante, l'organe d'étranglement peut également étre intégré à une soupape de régulation de pression du système à haute pres sion de carburant. Cela est notamment avantageux si l'installation de dé charge selon l'invention doit étre intégrée dans une installation d'injection
en ne nécessitant que des modifications aussi réduites que possible.
Selon une variante de l'invention, sur le côté de refoulement o de la pompe basse pression, il y a une installation de retenue de pression réalisée en particulier comme soupape de régulation de pression ou sou pape ou clap et anti - reto ur. L' utilisation de cette installation de retenu e de pression garantit avec une mise en _uvre de moyens réduits que méme lorsque que le moteur à combustion interne est coupé, il subsiste une s pression du côté aspiration et du côté refoulement de la pompe à haute pression de carburant, pression qui est supérieure ou égale à la hauteur
de refoulement de la pompe basse pression.
Cela, permet bien d'éviter en toute sécurité la formation de
bulles de vapeur méme lorsque le moteur à combustion interne est coupé.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins an nexés dans lesquels: - la hgure 1 est un schéma par blocs d'un premier exemple de réalisation d'une installation d'indection selon l'invention, la figure 2 est un schéma par blocs d'un second exemple de réalisation d'une installation d'indection selon l'invention, - la figure 3 est une coupe partielle d'une rampe commune avec une installation de décharge, la figure 4 montre à échelle agrandie la partie coupée de la rampe commune de la figure 3,
s - la figure 5 montre un exemple de réalisation d'une installation de dé-
charge intégrée à une pompe à haute pression de carburant, - la figure 6 montre à échelle agrandie l'exemple de réalisation de la fi gure 5, - la figure 7 montre un exemple de réalisation avec un clapet ou soupape
o anti-retour en forme de soupape à siège plat.
- la figure 8 est une vue en perspective d'une contreplaque selon l'exem
ple de réalisation de la figure 7.
Description des exemples de réalisation
La figure 1 montre un premier exemple de réalisation d'une s installation d'indection selon l'invention sous la forme d'un schéma par
blocs. Une pompe à haute pression de carburant 1 comporte un côté aspi-
ration 3 et un côté refoulement 5. Le côté refoulement de la pompe à
haute pression 1 est relié à une rampe commune 7 et à plusieurs injec-
teurs 9. La rampe commune 7 est équipée d'un capteur de pression 11
o ainsi que d'une première soupape de régulation de pression ou de limita-
tion de pression 13. Une conduite de liaison 15 relie la soupape de régu-
lation de pression 13 au côté aspiration 3 de la pompe à haute pression de carburant. Le côté aspiration 3 de la pompe à haute pression 1 est relié s à une pompe basse pression 19 installée dans un réservoir 17. La pompe
basse pression 19 peut étre par exemple une pompe électrique à carbu-
rant. Entre le côté de refoulement 21 de la pompe basse pression 19 et le côté aspiration 3 de la pompe haute pression 1, le réservoir 17 comporte une seconde soupape de régulation de pression 23. Cette seconde soupape de régulation de pression 23 assure que la pression du côté aspiration 3 de la pompe à haute pression 1 reste pratiquement constante pendant le
fonctionnement du moteur à combustion interne. Habituellement la pres-
sion du côté aspiration est comprise entre 3 et 6 bars.
Lorsque le moteur à combustion interne non représenté à la 3s hgure 1 est coupé, la seconde soupape de régulation de pression 23 se ferme et conserve la pression de fonctionnement. De plus, un organe
d'étranglement non représenté à la figure 1 monté dans la soupape de ré-
gulation de pression 13 assure une compensation de pression entre le côté
refoulement 5 et le côté aspiration 3 de la pompe à haute pression 1. Ain-
si, après la coupure du moteur à combustion interne, à la fois du côté as-
piration 3 et du côté refoulement 5, on aura une pression supérieure ou égale à la hauteur de refoulement de la pompe basse pression 19. On évite s ainsi efficacement le développement de bulles de vapeur. De plus on a ainsi une décharge en pression très poussée du côté de refoulement 5 de
la pompe à haute pression de sorte que pendant l'arrêt du moteur à com-
bustion interne, le carburant ne peut passer à travers les injecteurs dans les chambres de combustion non représentées du moteur à combustion
0 interne.
Ainsi les valeurs d'émissions du moteur à combustion in-
terne équipé d'une installation d'indection selon l'invention sont excellen-
tes au démarrage; de plus le moteur démarre très rapidement, ce qui se répercute également de façon positive sur le comportement au regard de la s pollution et décharge l'installation électrique en particulier le démarreur et
la batterie du démarreur.
La figure 2 montre un second exemple de réalisation d'une installation d'indection selon l'invention présentée sous la forme d'un schéma par blocs. Les mêmes éléments que ci-dessus portent les mêmes
o références et la description faite à propos de la figure 1 s'applique. Dans
cet exemple de réalisation, le côté refoulement 21 de la pompe basse pres-
sion 19 comporte une soupape de surpression 25 ainsi qu'un filtre à car-
burant 27. De plus, du côté aspiration 3 de la pompe haute pression 1, on a un capteur de basse pression 29 et un amortisseur de pression 31. Pen s dant le fonctionnement du moteur à combustion interne qui n'est pas non
plus représenté à la figure 2, l'amortisseur de pression 31 permet d'amor-
tir les chocs de pression.
La pompe à haute pression de carburant 1 comporte à côté d'un élément de pompe 32 également un premier clapet ou soupape anti so retour 35 ainsi qu'une dérivation 37 équipée d'une soupape de commande de débit 39. Cette soupape de commande de débit sert à réguler le débit de
carburant du côté refoulement 5.
La première soupape de régulation de pression 13 comporte une installation de décharge 41 en forme d'organe d'étranglement. Cette
ss installation de décharge 41 est branchée en parallèle sur la première sou-
pape de régulation de pression 13. Cela signifie que pendant le fonction-
nement et aussi à l'arrêt du moteur à combustion interne, on aura toujours un faible débit de carburant dans la dérivation contournant la
première soupape de régulation de pression 13. Pendant le fonctionne-
ment, le débit de carburant qui traverse l'installation de décharge 41 est tellement faible que ce débit n'influence pas de manière significative le fonctionnement de l'installation d'indection. Lorsque le moteur à combus
s tion interne est arrêté, l'installation de décharge 41 et la conduite de liai-
son 15 permettent d'assurer une compensation de pression entre le côté
de refoulement 5 et le côté aspiration 3 de la pompe à haute pression 1.
Une vanne ou soupape d'arrêt 24 en aval de la soupape de régulation de pression 23, vanne qui est fermée en l'absence de courant, o évite dans ce cas qu'après l'arrêt du moteur le carburant ne puisse revenir par ce chemin dans le réservoir. La pression dans le ctrcuit basse pression est maintenant réglée par la soupape de surpression 25. Du fait de la pression d'ouverture plus élevée on aura une pression plus grande que celle appliquée par la soupape de régulation de pression 23 ce qui amé s liore d'autant le comportement au démarrage. De façon avantageuse, la
vanne d'arrêt 24 ferme le courant de fuite de l'élément de pompe qui con-
duit à long terme à la diminution de la pression dans le circuit basse pression. La figure 3 montre une rampe commune 7, partiellement
o coupée. Dans cette rampe commune 7 on peut glisser une soupape de ré-
gulation de pression ou de limitation de pression non représentée dans le filetage 43. En parallèle on a fait une installation de décharge 41 qui sera
décrite ci-après de manière détaillée à l'aide de la figure 4.
Selon la figure 4, le filetage de raccordement 43 est relié par s un perçage 47 au volume intérieur 49 de la rampe commune. En parallèle au perçage 47, un perçage étagé 53 reçoit un organe d'étranglement 51. Le
perçage étagé 53 réalise une liaison hydraulique entre l'organe d'étran-
glement 51 et la chambre intérieure 49 de la rampe commune 7. Un filtre est prévu en amont de l'organe d'étranglement 51 pour le protéger. À la so fois le perçage 47 et le perçage étagé 53 débouchent dans la conduite de
liaison 15. Pour que le carturant ne puisse s'échapper à l'extérieur à tra-
vers le perçage étagé 53, ce perçage 53 comporte une bille 57 engagée de force. La réalisation d'un organe d'étranglement 51 en forme de disque à trou est possible d'une manière très économique. Il s'est avéré comme s avantageux que le diamètre de l'organe d'étranglement 51 soit de l'ordre de 0,1 mm. Suivant le moteur à combustion interne, on peut toutefois avoir un diamètre qui est plus grand ou plus petit que la dimension du
diamètre cité ci-dessus.
L' exemple de réalisation d 'une ramp e commune 7 repré-
sentée aux figures 3 et 4 convient tout particulièrement pour transformer
une installation d'injection de l'état de la technique et obtenir une instal-
lation d'inJection selon l'invention. À la fois l'installation de décharge 41 à s proximité géométrique immédiate de la première soupape de régulation de pression qui se visse dans le filetage de branchement 43, n'influence que
très peu les pièces lorsque le moteur à combustion interne fonctionne.
La figure 5 montre un autre exemple de réalisation d'une installation de décharge selon l'invention. Dans cet exemple de réalisation, o l'installation de décharge est intégrée à un élément de pompe 32 d'une pompe à haute pression de carburant E non représentée en totalité. Le carburant de la chambre de pression 59 est mis en pression par un piston
de pompe 61, oscillant. Dès que la pression 59 est supérieure à la pres-
sion du côté de pression 5 de la pompe à haute pression de carburant, le s premier clapet anti-retour 35 s'ouvre et le carburant passe de la chambre de pression 59 du côté de refoulement 5. Lorsque le piston 61 effectue un mouvement de descente indiqué par la flèche 63 à la figure 5, le premier
clapet anti-retour 35 est fermé et le carburant est aspiré par le côté aspi-
ration du second clapet anti-retour 65. Le premier clapet anti-retour 35
est en forme de clapet ou de soupape à siège plat. Un organe de sou-
pape 67 du premier clapet anti-retour 35 comporte un organe
d'étranglement 69 représenté seulement à titre indicatif.
Ce perçage d'étranglement 69 assure un équilibrage de pression entre le côté refoulement 5 et le côté aspiration 3 de la pompe à s haute pression de carburant 1 pendant l'arrêt du moteur à combustion
interne, l'électrovanne de commande de débit 39 étant ouverte, sans cou-
rant. La figure 6 montre une vue à échelle agrandie du premier clapet anti-retour 35 donnant plus de détails. Cette vue montre que le
so premier clapet 35 est formé d'une contre plaque 71 et d'un organe de sou-
pape 67. Un siège de soupape 75 en forme de siège plat est réalisé dans la contre plaque 71. L'organe de soupape 67 comporte un organe
d'étranglement 69 reliant la chambre de pression 59 au côté refoule-
ment 5. L'organe de soupape 67 est pressé contre la contre plaque 71 par ss un ressort de compression 77. Le ressort de compression 77 s'appuie par
une extrémité contre l'organe de soupape 67 et par l'autre extrémité con-
tre une tôle de fixation 79. La tôle de fixation 79 est logée dans un ajutage
de branchement 81 vissé sur le bo^tier 83 de la pompe à haute pression.
La figure 7 montre un autre exemp le de ré alis ation ave c un premier clapet 35 en forme de soupape à siège plat. L'organe d'étranglement 69 est alors réalisé sous la forme d'une encoche dans le siège de soupape 75. La figure 8 est une vue en perspective d'une contre s plaque 71 avec un siège de soupape 75 et une encoche 85 fonctionnant c o mm e o rgane s d ' étranglement. L' as s emblage d e s figures 7 et 8 montre sans difficulté que lorsque le premier clapet anti-retour 35 est fermé, l'organe de soupape 67 étant appliqué contre le siège de soupape 75 de la contre plaque 71, on a une liaison hydraulique à travers l'encoche 85 en o tre la chambre de pression 59 et le côté de refoulement 5. L'encoche 85 fonctionne ainsi comme un organe d'étranglement. On règle l'effet
d'étranglement de l'encoche 85 par la taille de la section de cette enco-
che 85. D'une manière particulièrement avantageuse dans ce mode de réalisation, la section de l'encoche 85 ne change pratiquement pas pen
s dant toute la durée d'activité du premier clapet anti-retour 35 car la sur-
face d'appui de l'organe de soupape 67 sur le siège de soupape 75 est relativement grande. Du fait des écoulements écrasés qui se produisent
nécessairement à la fermeture du premier clapet anti-retour 35, on ga-
rantit en outre que dans l'encoche 85, même après de nombreuses années
o de fonctionnement, aucune saleté ne pourra se déposer risquant de ré-
duire la section de l'encoche 85 ou même d'obturer complètement cette encoche 85. Cela garantit que la fonction d'équilibrage de pression de l'encoche 85 reste pratiquement constante pendant toute la durée de vie de l'installation d'indection selon l'invention. Pour cette encoche 85, il est s inutile de prévoir un filtre ou autre installation de protection, coûteuse et fragile.
Claims (12)
1 ) Installation d'indection pour un moteur à combustion interne compre-
nant une pompe à haute pression de carburant (1), une pompe basse pression (19) pour prélever du carburant d'un réservoir à carburant (17) et alimenter un côté aspiration (3) de la pompe haute pression (1) ainsi
qu'une installation de décharge (41) pour abaisser la pression du côté re-
foulement (5) de la pompe haute pression (1) lorsque le moteur à combus-
tion interne est arrêté, caractérisée en ce que
0 la pression du côté aspiration (3) de la pompe à haute pression de carbu-
rant (1), lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, est supérieure ou égale à la hauteur de refoulement de la pompe basse pression (19), et l'installation de décharge (41), lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, assure l'équilibrage de la pression entre le côté refoulement (5) et le
s côté aspiration (3) de la pompe à haute pression de carburant (1).
2 ) Installation d'indection selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de décharge (41) comprend une conduite de liaison (15) re o liant le côté aspiration (3) et le côté refoulement (5) de la pompe à haute
pression de carburant (1).
3 ) Installation d'indection selon la revendication 1, caractérisée en ce que
:s l'installation de décharge (41) comporte un organe d'étranglement (51).
4 ) Installation d'indection selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe d'étranglement (51) est réalisé sous la forme d'une encoche (85)
so dans une soupape à siège (35).
) Installation d'injection selon la revendication 4, caractérisée en ce que la soupape à siège (35) est une soupape à siège plat avec une contre pla
que (71) munie d'un siège de soupape et un organe de soupape (67) coopé-
rant avec le siège de soupape (75).
6 ) Installation d'indection selon la revendication 5, - caractérisce en ce que
l'encoche (85) a une section rectangulaire, semi-circulaire ou ovale.
7 ) Installation d'inJection selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'encoche (85) est réalisée par enlèvement électrochimique (ECM) ou par
transformation, notamment par matriçage.
8 ) Installation d'injection selon la revendication 3, caractérisce en ce que
l'organe d'étranglement (51) est en forme de diaphragme à trou.
9 ) Installation d'injection selon la revendication 3, caractérisce en ce que l'organe d'étranglement (51) est intégré à une rampe commune de
l'installation d'inJection.
) Installation d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que
l'organe d'étranglement (51, 69, 85) est intégré dans un clapet anti-
retour (35) du côté de refoulement de la pompe à haute pression de carbu-
rant (1).
11 ) Installation d'injection selon la revendication 10, caractérisée en ce que
le clapet anti-retour (35) est réalisé comme soupape à siège plat.
12 ) Installation d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur de refoulement de la pompe basse pression (19) est de l'ordre
de 3 à 6 bars.
13 ) Installation d'inJection selon la revendication 1, caractérisoe en ce que le côté refoulement (21) de la pompe basse pression (19) comporte une
installation de retenue de pression.
14 ) Installation d'injection selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'installation de retenue de pression est en forme de soupape de régulation
de pression (23).
s 15 ) Installation d'injection scion la revendication 13, caractérisée en ce que l'installation de retenue de pression est en forme de soupape on clap et anti-retour.
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