FR2923271A1

FR2923271A1 - Fuel injecting device for internal combustion engine, has fuel return circuit with upstream and downstream sections located at both sides of fuel passage sections, which are reduced relative to upstream sections and downstream sections

Info

Publication number: FR2923271A1
Application number: FR0758839A
Authority: FR
Inventors: Benoit Bouvier; Samuel Guillat
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-08

Abstract

The device (1) has a supplying circuit (6) connecting a fuel pump (2) to fuel inlets (4) of injectors (3a-3d) of an internal combustion engine, and a fuel tank (7) connected to the pump for pumping fuel. A fuel return circuit (8) connects each draining outlet (F) of each injector to the tank, and includes reduced fuel passage sections (9a-9d), upstream sections (10a-10d) and downstream sections (11a-11d), where the upstream and downstream sections are located at both sides of the passage sections. The passage sections are reduced relative to the upstream sections and the downstream sections.

Description

DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de l'injection de carburant pour 5 moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion comportant une pompe, une pluralité d'injecteurs, chaque injecteur comportant : 10 -une entrée d'arrivée de carburant ; et - une sortie d'injection de carburant ; - une sortie de fuite de carburant ; le dispositif d'injection comportant en outre : - un circuit d'alimentation reliant ladite pompe 15 aux entrées de carburant desdits injecteurs ; - un réservoir de carburant relié à ladite pompe afin d'y pomper du carburant ; et - un circuit de retour de carburant reliant chaque sortie de fuite de carburant de chaque injecteur 20 au dit réservoir. Le circuit de retour de carburant permet le retour vers la pompe ou le réservoir du carburant n'ayant pas été injecté par cet injecteur. On s'est aperçu que la pression de carburant à 25 l'intérieur du dispositif varie fortement et de façon difficilement contrôlable. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif d'injection de carburant permettant de réduire l'amplitude de variations de 30 pressions carburant. The present invention relates generally to the field of fuel injection for an internal combustion engine. More particularly, the invention relates to a fuel injection device for a combustion engine comprising a pump, a plurality of injectors, each injector comprising: a fuel supply inlet; and - a fuel injection outlet; - a fuel leak exit; the injection device further comprising: - a supply circuit connecting said pump 15 to the fuel inlets of said injectors; a fuel tank connected to said pump for pumping fuel therefrom; and - a fuel return circuit connecting each fuel leakage outlet of each injector 20 to said tank. The fuel return circuit allows the return to the pump or the tank of fuel that has not been injected by this injector. It has been found that the fuel pressure inside the device varies greatly and is difficult to control. In this context, the object of the present invention is to propose a fuel injection device making it possible to reduce the amplitude of variations of fuel pressures.

A cette fin, le dispositif d'injection de carburant de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce que le circuit de retour comporte une section de passage de carburant réduite et des sections amont et aval localisées de part et d'autre de ladite section réduite, ladite section de passage étant réduite par rapport aux dites sections amont et aval. To this end, the fuel injection device of the invention, moreover in accordance with the generic definition given in the preamble defined above, is essentially characterized in that the return circuit comprises a reduced fuel passage section. and upstream and downstream sections located on either side of said reduced section, said passage section being reduced with respect to said upstream and downstream sections.

Le fait de relier en série une section amont, une section de passage réduit et une section aval avec ces sections amont et aval supérieures à la section réduite (en termes de surfaces de sections de passage de fluide) crée un élément résistif dans le dispositif ce qui permet de réduire les amplitudes de variation de pression de carburant dans le dispositif. Pour exemple, la courbe A de la figure 1 représente une courbe de pression de carburant mesurée dans un dispositif d'injection ne comportant pas de section de passage de fluide réduite. La courbe B de cette même figure 1 représente une courbe de pression de carburant mesurée dans un dispositif d'injection selon l'invention qui comporte donc une section de passage de fluide réduite. Connecting in series an upstream section, a reduced passage section and a downstream section with these upstream and downstream sections greater than the reduced section (in terms of fluid passage sectional areas) creates a resistive element in the device. which makes it possible to reduce the amplitudes of variation of fuel pressure in the device. For example, curve A of FIG. 1 represents a fuel pressure curve measured in an injection device having no reduced fluid passage section. Curve B of this same FIG. 1 represents a fuel pressure curve measured in an injection device according to the invention, which therefore comprises a reduced fluid passage section.

On constate sur la courbe A (sans section de passage réduite) une amplitude maximale de variation de pression égale à 2.5*105 Pascals et sur la courbe B (avec section de passage réduite) une amplitude maximale de variation de pression égale à 1*105 Pascals. On curve A (without reduced passage cross-section) a maximum pressure variation amplitude of 2.5 * 105 Pascals is observed and on curve B (with reduced cross-section) a maximum pressure variation amplitude equal to 1 * 105 pascals.

L'invention permet donc une réduction des amplitudes de variation de pression de carburant au niveau du circuit de retour de carburant. Cette réduction de variations de pression permet de limiter les sollicitations mécaniques sur des points de fixation du circuit de retour qui est généralement assemblé sur un moteur. La section réduite permet également le maintien d'un niveau de pression dans la portion du circuit de retour qui est située entre la section réduite et l'entrée de l'injecteur ce qui permet de garantir un bon fonctionnement de l'injecteur. The invention therefore allows a reduction of the fuel pressure variation amplitudes at the fuel return circuit. This reduction in pressure variations makes it possible to limit the mechanical stresses on fixing points of the return circuit which is generally assembled on a motor. The reduced section also allows the maintenance of a pressure level in the portion of the return circuit which is located between the reduced section and the inlet of the injector which ensures a good operation of the injector.

Il est à noter que la conception de chaque injecteur est telle que le flux de carburant sous pression arrivant au niveau de l'entrée de l'injecteur est séparé en un flux de carburant injecté via la sortie d'injecteur et en un autre flux de carburant refoulé via le circuit de retour vers le réservoir ou la pompe. On peut également faire en sorte que le circuit de retour comporte plusieurs sections de passages réduites, chacune de ces sections de passage étant disposée entre une seule des sorties de fuite de carburant et le réservoir de carburant. Ce mode de réalisation permet d'implanter plusieurs sections de passage réduites en aval de chaque injecteur de manière à ce que chacun des injecteurs soit associé à une section de passage réduite propre à cet injecteur. On peut également faire en sorte que chaque injecteur possède un corps d'injecteur et que le circuit de retour comporte plusieurs raccords, chaque raccord étant assemblé avec un corps d'injecteur respectif, chaque section de passage réduite étant localisée dans un passage de l'un des raccords respectifs. Ce mode de réalisation permet d'implémenter aisément l'invention en modifiant le raccord qui relie une conduite du circuit de retour au corps d'injecteur ce qui est particulièrement économique. A cette fin on peut également faire en sorte que chaque raccord soit monté entre une conduite du circuit de retour et l'un des corps d'injecteur respectifs. It should be noted that the design of each injector is such that the flow of pressurized fuel arriving at the inlet of the injector is separated into a fuel flow injected via the injector outlet and into another flow of fuel. fuel discharged via the return circuit to the tank or pump. It can also be ensured that the return circuit comprises a plurality of reduced passage sections, each of these passage sections being disposed between only one of the fuel leakage outlets and the fuel tank. This embodiment makes it possible to implant several reduced passage sections downstream of each injector so that each of the injectors is associated with a reduced passage section specific to this injector. It can also be ensured that each injector has an injector body and that the return circuit comprises a plurality of connectors, each connection being assembled with a respective injector body, each reduced passage section being located in a passage of the injector body. one of the respective fittings. This embodiment makes it possible to easily implement the invention by modifying the connection which connects a return circuit line to the injector body, which is particularly economical. To this end it is also possible to ensure that each connection is mounted between a return circuit line and one of the respective injector bodies.

On peut également faire en sorte que chaque section de passage réduite soit localisée à l'intérieur de l'un des dits corps respectifs, de préférence à l'intérieur de l'une des sorties de fuite. Ce mode de réalisation permet d'intégrer le passage réduit dans l'injecteur ce qui est avantageux car cela réduit la distance entre le passage réduit et l'entrée de l'injecteur et contribue à réduire les variations de pressions constatées en aval de l'injecteur. It can also be ensured that each reduced passage section is located inside one of said respective bodies, preferably within one of the leakage outlets. This embodiment makes it possible to integrate the reduced passage in the injector, which is advantageous because it reduces the distance between the reduced passage and the inlet of the injector and contributes to reducing the variations in pressures observed downstream of the injector. injector.

On peut également faire en sorte que chaque section de passage réduite ait une surface de section inférieure à 30% d'une surface de section de ladite section amont et préférentiellement inférieure à 10%. L'efficacité de l'invention en termes de diminution des amplitudes variations de pression dans le dispositif dépend notamment d'un compromis entre les dimensions de la section amont et de la section réduite. Cette valeur est considérée comme suffisante pour constater un effet de diminution des variations de pression tout en permettant un flux de carburant suffisant via le circuit de retour. It can also be ensured that each reduced passage section has a cross-sectional area less than 30% of a cross-sectional area of said upstream section and preferably less than 10%. The effectiveness of the invention in terms of decreasing the pressure variation variations in the device depends in particular on a compromise between the dimensions of the upstream section and the reduced section. This value is considered sufficient to detect a decrease pressure variation effect while allowing sufficient fuel flow via the return circuit.

On peut également faire en sorte que chaque section de passage réduite ait une surface de section inférieure à 30% d'une surface de section de ladite section aval et préférentiellement inférieure à 1o%. It can also be ensured that each reduced passage section has a cross-sectional area less than 30% of a cross-sectional area of said downstream section and preferably less than 10%.

L'efficacité de l'invention en termes de diminution des variations de pression dans le dispositif dépend notamment d'un compromis entre les dimensions de la section aval et de la section réduite. Cette valeur est considérée comme suffisante pour constater un effet de diminution des variations de pression tout en permettant un flux de carburant suffisant via le circuit de retour. Il est à noter qu'une section est une coupe (imaginaire) réalisée perpendiculairement au flux de carburant dans une conduite, cette section déterminant la surface transversale de l'écoulement et donc le débit de carburant. On peut également faire en sorte que chaque section de passage réduite soit attenante avec une 20 section aval et avec une section amont. La proximité immédiate entre les sections amont et aval et la section réduite est un gage d'efficacité de l'invention car cela permet la réalisation d'un gicleur. 25 Il est à noter pour la compréhension de l'invention qu'une section amont de la même manière qu'une section aval a toujours une surface supérieure à la section de passage réduite entourée par ces dites sections amont et aval. 30 On peut également faire en sorte que le circuit d'alimentation reliant ladite pompe aux entrées de carburant comporte un rail d'alimentation sur lequel sont reliées chacune des dites entrées de carburant des injecteurs. On peut également faire en sorte que le circuit de retour comporte une pluralité de pièces de restriction de flux de carburant et que chaque passage de section réduite soit formé par une perforation calibrée pratiquée dans l'une des dites pièces de restriction de flux, chaque pièce de restriction de flux étant démontable du reste du dit circuit de retour. Ce mode de réalisation est avantageux car il permet d'avoir une section de passage réduite qui est calibrée sur une pièce amovible donc échangeable pour une mise au point et/ou une maintenance du dispositif d'injection. Chaque pièce de restriction de flux est adaptée pour être vissée ou emmanchée avec une zone complémentaire respective du circuit de retour de carburant facilitant ainsi le changement de cette pièce. L'invention concerne également tout moteur équipé du dispositif de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente deux courbes de variation de pression en aval des injecteurs, la courbe A correspondant à une mesure effectuée sur un dispositif sans section réduite et la courbe B correspondant à une mesure effectuée sur un dispositif de l'invention comportant une telle section réduite ; la figure 2 représente le dispositif selon 5 l'invention. Comme annoncé précédemment et visible sur la figure 2, l'invention concerne un dispositif d'injection de carburant 1 doté d'une pompe 2 à carburant et d'injecteurs (quatre en l'occurrence pour 10 un moteur à quatre cylindres) 3a, 3b, 3c, 3d. Chacun des injecteurs possède une entrée d'arrivée de carburant propre 4, une sortie d'injection de carburant adaptée pour déboucher dans une chambre de combustion afin d'y injecter du carburant, et une 15 sortie de fuite de carburant F. Le passage de carburant entre une entrée 4 d'un injecteur et une sortie d'injection 5 de ce même injecteur est contrôlé par une pièce mécanique mobile de l'injecteur qui est par exemple une aiguille. Le mouvement de chaque aiguille 20 est contrôlé par une commande 16. La pompe 2 est reliée à l'ensemble des entrées 4 des injecteurs 3a, 3b, 3c, 3d par un circuit d'alimentation 6, un rail 14 est placé de manière à ce que le carburant acheminé aux injecteurs par le circuit 25 d'alimentation 6 transite toujours via ce rail 14 afin d'homogénéiser la pression d'alimentation entre les différents injecteurs. Le dispositif comporte également un circuit de retour 8 reliant chacune des sorties de fuite F des 30 injecteurs à un réservoir 7 afin de permettre le retour du carburant non injecté. The effectiveness of the invention in terms of reducing the pressure variations in the device depends in particular on a compromise between the dimensions of the downstream section and the reduced section. This value is considered sufficient to detect a decrease pressure variation effect while allowing sufficient fuel flow via the return circuit. It should be noted that a section is an (imaginary) cut made perpendicularly to the flow of fuel in a pipe, this section determining the transverse surface of the flow and therefore the fuel flow. It can also be ensured that each reduced passage section is contiguous with a downstream section and with an upstream section. The immediate proximity between the upstream and downstream sections and the reduced section is a guarantee of effectiveness of the invention because it allows the realization of a nozzle. It should be noted for the understanding of the invention that an upstream section in the same way that a downstream section always has a surface greater than the reduced passage section surrounded by said upstream and downstream sections. It can also be ensured that the supply circuit connecting said pump to the fuel inlets comprises a supply rail on which are connected each of said injector fuel inlets. It can also be ensured that the return circuit comprises a plurality of fuel flow restriction pieces and that each reduced section passage is formed by a calibrated perforation in one of said flow restriction pieces, each piece restriction of flow being removable from the rest of said return circuit. This embodiment is advantageous because it allows to have a reduced passage section which is calibrated on a removable part therefore exchangeable for a development and / or maintenance of the injection device. Each flow restricting piece is adapted to be screwed or fitted with a respective complementary zone of the fuel return circuit thus facilitating the change of this piece. The invention also relates to any engine equipped with the device of the invention. Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limitative, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents two curves of variation of pressure in downstream of the injectors, the curve A corresponding to a measurement made on a device without reduced section and the curve B corresponding to a measurement performed on a device of the invention comprising such a reduced section; Figure 2 shows the device according to the invention. As previously announced and visible in FIG. 2, the invention relates to a fuel injection device 1 equipped with a fuel pump 2 and injectors (four in this case for a four-cylinder engine) 3a, 3b, 3c, 3d. Each of the injectors has a clean fuel inlet inlet 4, a fuel injection outlet adapted to open into a combustion chamber for injecting fuel, and a fuel leakage outlet F. fuel between an inlet 4 of an injector and an injection outlet 5 of the same injector is controlled by a movable mechanical part of the injector which is for example a needle. The movement of each needle 20 is controlled by a control 16. The pump 2 is connected to the set of inputs 4 of the injectors 3a, 3b, 3c, 3d by a supply circuit 6, a rail 14 is placed so as to the fuel supplied to the injectors by the supply circuit 6 is still transiting via this rail 14 in order to homogenize the supply pressure between the different injectors. The device also comprises a return circuit 8 connecting each of the leakage outlets F of the injectors to a reservoir 7 in order to allow the return of the uninjected fuel.

On entendra par circuit de retour 8, le dispositif comprenant la sortie de fuite de carburant F, une entrée de retour du réservoir 7 ainsi qu'une conduite 13 du circuit de retour 8. By return circuit 8 is meant the device comprising the fuel leakage output F, a return inlet of the tank 7 and a pipe 13 of the return circuit 8.

La pompe 2 est reliée au réservoir 7 pour y puiser du carburant et le transférer sous pression vers les injecteurs 3a, 3b, 3c, 3d. Une section de passage de carburant réduite 9a, 9b, 9c, 9d propre à chaque injecteur est disposée en aval de chaque injecteur au niveau du circuit de retour 8. Chaque section de passage réduite 9a, 9b, 9c, 9d permet une résistance à l'écoulement de carburant d'une entrée d'un injecteur donné vers le circuit de retour 8. Chaque section réduite est entourée d'une section amont 10a, 10b, 10c, 10d et d'une section aval lla, lib, llc, 11d qui sont de sections de dimensions supérieures (en termes de surfaces de sections) à la section _réduite. Les dimensions relatives entre les sections amont, aval et réduite définissent l'efficacité de l'invention en termes de maitrise des variations de pression de carburant. Selon le mode de réalisation choisi la section réduite est soit formée à l'intérieur du corps 12 de l'injecteur, au niveau de la sortie de fuite F, auquel elle correspond soit intégrée dans un raccord assemblé (par vissage ou emmanchement) à cet injecteur et destiné au passage du carburant en aval de cet injecteur. Dans ce dernier cas chaque raccord est pourvu d'une section de passage de carburant réduite et de sections amont et aval et permet de relier le corps d'un seul injecteur avec la conduite 13 du circuit de retour 8. Dans l'un ou l'autre de ces modes de réalisation de l'invention on peut faire en sorte de réaliser dans une même pièce de restriction de flux 15 une section réduite et les sections amont 10a, 10b, 10c, 1Od et aval lla, llb, llc, 11d qui l'entourent. Avantageusement chaque pièce 15 est prévue pour être démontable du corps de l'injecteur auquel elle correspond ou du raccord sur lequel elle peut être assemblée. The pump 2 is connected to the reservoir 7 to draw fuel and transfer it under pressure to the injectors 3a, 3b, 3c, 3d. A reduced fuel passage section 9a, 9b, 9c, 9d specific to each injector is disposed downstream of each injector at the return circuit 8. Each reduced passage section 9a, 9b, 9c, 9d allows resistance to the injector. fuel flow from an inlet of a given injector to the return circuit 8. Each reduced section is surrounded by an upstream section 10a, 10b, 10c, 10d and a downstream section 11a, 11c, 11c, 11d which are of larger sections (in terms of sectional areas) than the reduced section. The relative dimensions between the upstream, downstream and reduced sections define the effectiveness of the invention in terms of control of fuel pressure variations. According to the embodiment chosen, the reduced section is either formed inside the body 12 of the injector, at the leakage outlet F, to which it corresponds is integrated in an assembled connection (by screwing or fitting) to this injector and for the passage of fuel downstream of this injector. In the latter case each connection is provided with a reduced fuel passage section and upstream and downstream sections and allows to connect the body of a single injector with the pipe 13 of the return circuit 8. In one or the other In another of these embodiments of the invention, it is possible to make a reduced section in the same flow restricting part 15 and the upstream sections 10a, 10b, 10c, 10d and downstream 11a, 11b, 11c, 11d who surround him. Advantageously each piece 15 is provided to be removable from the body of the injector to which it corresponds or the fitting on which it can be assembled.

Claims

A fuel injection device (1) for a combustion engine comprising a pump (2), a plurality of injectors (3a, 3b, 3c, 3d), each injector comprising: - a fuel inlet ( 4); a fuel injection outlet (5); a fuel leakage output (F), the injection device (1) further comprising - a supply circuit (6) connecting said pump (2) to the fuel inlets (4) of said injectors (3a, 3b , 3c, 3d); a fuel tank (7) connected to said pump (2) for pumping fuel therefrom; and - a fuel return circuit (8) connecting each leakage outlet (F) of each injector (3a, 3b, 3c, 3d) to said reservoir (7), characterized in that the return circuit - (8) 20 has a reduced fuel passage section (9a, 9b, 9c, 9d) and upstream sections (10a, 10b, 10c, 10d) and downstream sections (11a, 11b, 11c, 11d) located on either side of said reduced section (9a, 9b, 9c, 9d), said passage section being reduced with respect to said upstream (10a, 10b, 10c, 10d) and downstream (11a, 11b, 11c, 11d) sections.

2) Device according to claim 1, characterized in that the return circuit (8) comprises a plurality of reduced passage sections (9a, 9b, 9c, 30d), each of these passage sections being disposed between one of the leakage outlets fuel (F) and the fuel tank (7).

3) Device according to claim 2, characterized in that each injector (3a, 3b, 3c, 3d) has an injector body (12) and in that the return circuit (8) has several connections, each connection being assembled with a respective injector body (12), each reduced passage section (9a, 9b, 9c, 9d) being located in a passage of one of the respective connectors.

4) Device according to claim 3, characterized in that each connection is mounted between a return line of the circuit. (13) and one of the respective injector bodies.

5) Device according to claim 4, characterized in that each reduced passage section (9a, 9b, 9c, 9d) is located inside one of said. respective bodies _ (12) _, preferably within one of the leakage outlets (F).

6) Device according to at least one of the preceding claims combined with claim 2, characterized in that each reduced passage section (9a, 9b, 9c, 9d) has a cross-sectional area of less than 30% of a surface area. section of said upstream section (10a, 10b, 10c, 10d) and preferably less than 10%.

7) Device according to at least one of the preceding claims combined with claim 2, characterized in that each reduced passage section (9a, 9b, 9c, 9d) has a cross-sectional area of less than 30% of a surface area. section of the downstream section (11a, 11b, 11c, lid) and preferably less than 10%.

8) Device according to at least one of the preceding claims combined with claim 2, characterized in that each reduced passage section (9a, 9b, 9c, 9d) is adjacent with a downstream section (lla, lib, lic, lld ) and with an upstream section (10a, 10b, 10c, 10d).

9) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the supply circuit (6) connecting said pump (2) to the fuel inlets (4) comprises a supply rail (14) to which are connected each of said fuel inlets (4) of the injectors.

Device according to at least one of the preceding claims combined with claim 2, characterized in that the return circuit (8) has a plurality of fuel flow restriction parts (15) and that each reduced section (9a, 9b, 9c, 9d) is formed by a calibrated perforation in one of said flow restricting pieces (15), each flow restricting piece (15) being removable from the remainder of said flow restriction back (8).