FR2929344A3 - Fuel return circuit for fuel injecting device in internal combustion engine, has attenuation pipe made of deformable material i.e. rubber, and closed towards one of its ends such that pressure waves introduced in circuit are attenuated - Google Patents
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Abstract
Description
CIRCUIT DE RETOUR DE CARBURANT POUR DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT ET DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT ASSOCIE La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de l'injection de carburant pour moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne un circuit de retour pour un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, le circuit étant apte à être relié à des sorties de fuite d'une pluralité d'injecteurs par des branches d'un conduit de collecte de fuites, ledit conduit de collecte étant apte à être relié vers une première extrémité aval à un injecteur d'extrémité aval par une branche d'extrémité aval et vers une première extrémité amont à un injecteur d'extrémité amont par une branche d'extrémité amont, de sorte que le carburant expulsé par les sorties de fuite des injecteurs s'écoule par l'extrémité aval du conduit de collecte vers un réservoir de carburant. 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. The present invention relates generally to the field of fuel injection for an internal combustion engine. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates generally to the field of fuel injection for an internal combustion engine. More particularly, the invention relates to a return circuit for a fuel injection device for an internal combustion engine, the circuit being adapted to be connected to leakage outlets of a plurality of injectors by branches of a leak collection duct, said collection duct being adapted to be connected to a downstream end of a downstream end of a downstream end of a downstream end of a downstream end and to a downstream end of an upstream end of a downstream end of a downstream end upstream end, so that the fuel expelled by the leakage outlets of the injectors flows through the downstream end of the collection conduit to a fuel tank. The fuel return circuit allows the return to the pump or the tank of fuel that has not been injected by this injector.
Pour assurer un bon fonctionnement de l'injecteur, une pression relativement élevée de l'ordre de 1 à 10 bar et constante, c'est-à-dire dont les variations relatives de pression sont comprises entre 0,2 et 2 bar doit être maintenue dans ce circuit de retour. To ensure proper operation of the injector, a relatively high pressure of the order of 1 to 10 bar and constant, that is to say whose relative pressure variations are between 0.2 and 2 bar must be maintained in this return circuit.
Or, à l'usage, des pics de pression sont observés dans ces rampes de retour, et plus particulièrement dans les rampes de retour dans lesquelles la génération de la pression relativement élevée est obtenue par un clapet taré ou plus généralement un moyen de régulation mécanique de la pression qui génèrent des ondes de pression de par son fonctionnement. Le refoulement des injecteurs contribue également à la génération de pics de pression notamment en raison de phénomènes de cavitation. L'amplitude de ces pics de pression peut atteindre des valeurs de l'ordre de 12 bar, voire 20 bar pour un injecteur qui est situé au bout de la rampe d'injection, vers l'extrémité la plus distante du réservoir de carburant d'alimentation et plus particulièrement pour l'injecteur le plus éloigné, dit injecteur d'extrémité amont . Ces pics de pression à l'intérieur de la rampe de retour induisent des contraintes mécaniques importantes et peuvent en affecter la fiabilité. De plus, l'injecteur qui est situé à l'extrémité de la rampe subit de telles contraintes qu'il est difficile de piloter finement ses paramètres de fonctionnement tel que le taux d'introduction. However, in use, pressure peaks are observed in these return ramps, and more particularly in the return ramps in which the generation of the relatively high pressure is obtained by a calibrated valve or more generally a mechanical control means pressure that generates pressure waves by its operation. The discharge of the injectors also contributes to the generation of pressure peaks, in particular due to cavitation phenomena. The amplitude of these pressure peaks can reach values of the order of 12 bar, or 20 bar for an injector which is located at the end of the injection ramp, towards the farthest end of the fuel tank. and more particularly for the farthest injector, said upstream end injector. These pressure peaks inside the return ramp induce significant mechanical stress and can affect the reliability. In addition, the injector which is located at the end of the ramp undergoes such constraints that it is difficult to finely control its operating parameters such as the rate of introduction.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients cités ci-dessus et plus particulièrement à résoudre le problème de tenue mécanique de la rampe de retour et le problème de pilotage des paramètres de fonctionnement de l'injecteur. The present invention aims to remedy the drawbacks mentioned above and more particularly to solve the problem of mechanical resistance of the return ramp and the problem of controlling the operating parameters of the injector.
A cette fin, le circuit de retour du type précité est pourvu d'un conduit d'atténuation fermé vers une de ses extrémités, de sorte que des ondes de pression s'y introduisant sont atténuées. 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 conduit d'atténuation selon l'invention. On observe des variations crête à crête de la pression mesurée dans le circuit de retour au niveau de l'injecteur d'extrémité amont d'amplitude importante autour d'une valeur PM de pression de retour moyenne ainsi que des oscillations de traîne de grande amplitude et de fréquence élevée. 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 un conduit d'atténuation selon l'invention. On observe des variations crête à crête de la pression mesurée autour de la valeur PM atténuée par rapport aux conditions de la courbe A. De plus, les oscillations de traîne voient leurs amplitudes et leurs fréquences diminuer ainsi que des oscillations de grande amplitude et de fréquence nettement diminuée. 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. Cette réduction de variations de pression permet de limiter l'impact des ondes de 10 15 pression présentes dans la rampe de retour sur le flux de carburant injecté dans le moteur. D'autres caractéristiques de l'invention font l'objet des revendications dépendantes dans lesquelles : - le conduit d'atténuation est relié au conduit de collecte de fuites au voisinage d'un point de raccordement d'une des branches sur le conduit de collecte de fuite ; - le conduit d'atténuation est relié au conduit de collecte de fuites au voisinage d'un point de raccordement amont provenant de la branche reliant la sortie de fuite de l'injecteur d'extrémité amont au conduit de collecte de fuite ; - le conduit d'atténuation est relié à une branche du conduit de collecte de fuite de préférence au voisinage d'une sortie de fuite F d'un injecteurs ; - le conduit d'atténuation est relié à la branche du conduit de collecte de fuite liée à la sortie de 20 fuite F de l'injecteur d'extrémité amont ; - le conduit d'atténuation est disposé sur le circuit de retour en amont d'un moyen de maintien et régulation de pression ; - le conduit d'atténuation est réalisé dans un 25 matériau déformable ; - le conduit d'atténuation présente une longueur comprise entre 10 et 100mm ; - le conduit d'atténuation présente un diamètre sensiblement égal à 4mm. 30 L'invention concerne également un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion comportant un circuit d'alimentation reliant une pompe apte à puiser du carburant dans un réservoir de carburant à des entrées de carburant d'une pluralité d'injecteurs en vue d'en injecter au moins une partie par des sorties d'injection de carburant, un circuit de retour de carburant reliant chaque sortie de fuite (F), de chaque injecteur audit réservoir, le dispositif comportant en outre un circuit de retour selon l'invention. L'invention concerne également un moteur dont les chambres de combustion sont alimentées en carburant par un dispositif d'injection selon l'invention. For this purpose, the return circuit of the aforementioned type is provided with an attenuation duct closed at one of its ends, so that pressure waves entering it are attenuated. For example, the curve A of FIG. 1 represents a fuel pressure curve measured in an injection device having no attenuation duct according to the invention. Peak-to-peak variations of the pressure measured in the return circuit at the high-amplitude upstream end injector are observed around a mean return pressure PM value as well as large amplitude drag oscillations. and high frequency. Curve B of this same FIG. 1 represents a fuel pressure curve measured in an injection device according to the invention which comprises an attenuation duct according to the invention. Peak-to-peak variations of the measured pressure around the attenuated PM value are observed with respect to the conditions of the curve A. Moreover, the drag oscillations have their amplitudes and their frequencies decrease as well as oscillations of great amplitude and frequency. markedly diminished. 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. This reduction in pressure variations makes it possible to limit the impact of the pressure waves present in the return ramp on the flow of fuel injected into the engine. Other features of the invention are the subject of the dependent claims in which: the attenuation duct is connected to the leak collection duct in the vicinity of a connection point of one of the branches on the collection duct leak ; the attenuation duct is connected to the leak collection duct in the vicinity of an upstream connection point coming from the branch connecting the leakage output of the upstream end injector to the leak collection duct; the attenuation duct is connected to a branch of the leak collection duct preferably in the vicinity of a leakage outlet F of an injector; the attenuation duct is connected to the branch of the leak collection duct connected to the leakage outlet F of the upstream end injector; the attenuation duct is disposed on the return circuit upstream of a means for holding and regulating pressure; the attenuation duct is made of a deformable material; the attenuation duct has a length of between 10 and 100 mm; the attenuation duct has a diameter substantially equal to 4 mm. The invention also relates to a fuel injection device for a combustion engine comprising a supply circuit connecting a pump able to draw fuel from a fuel tank to fuel inlets of a plurality of injectors in order to injecting at least a portion thereof through fuel injection outlets, a fuel return circuit connecting each leakage outlet (F), of each injector to said tank, the device further comprising a return circuit according to the invention. The invention also relates to a motor whose combustion chambers are fueled by an injection device according to the 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 figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente des mesures de pression dans le circuit de retour à proximité de l'injecteur d'extrémité amont pour un dispositif ne mettant pas en oeuvre l'invention (Courbe A) et pour un dispositif mettant en oeuvre l'invention (Courbe B) ; la figure 2 représente le dispositif d'injection selon un premier mode de réalisation ; la figure 3 représente le dispositif d'injection selon un deuxième mode de réalisation. Dans la suite de la description, on qualifiera un élément d'amont ou d'aval en fonction de sa position par rapport au sens normal d'écoulement du carburant dans le dispositif d'injection. Ce dispositif d'injection de carburant 1 un circuit d'alimentation 2 et un circuit de retour 3. Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents pressure measurements in the circuit return near the upstream end injector for a device not implementing the invention (Curve A) and for a device embodying the invention (Curve B); FIG. 2 represents the injection device according to a first embodiment; FIG. 3 represents the injection device according to a second embodiment. In the remainder of the description, an upstream or downstream element will be qualified as a function of its position relative to the normal direction of flow of the fuel in the injection device. This fuel injection device 1 a supply circuit 2 and a return circuit 3.
Le circuit d'alimentation 2 comprend une pompe à carburant 4 permettant de puiser du carburant d'un réservoir 5 de carburant et d'augmenter sa pression et de l'envoyer vers un rail 6. Le rail 6 est relié à des injecteurs 7a,7b,7c,7d par des conduits d'arrivée de carburant respectifs 8a,8b,8c,8d. En agençant le rail 6 entre la pompe à carburant 4 et les injecteurs 7a,7b,7c,7d, la pression du carburant est homogénéisée entre la pluralité d'injecteurs 7a,7b,7c,7d. The supply circuit 2 comprises a fuel pump 4 for drawing fuel from a fuel tank 5 and increasing its pressure and sending it to a rail 6. The rail 6 is connected to injectors 7a, 7b, 7c, 7d by respective fuel delivery conduits 8a, 8b, 8c, 8d. By arranging the rail 6 between the fuel pump 4 and the injectors 7a, 7b, 7c, 7d, the fuel pressure is homogenized between the plurality of injectors 7a, 7b, 7c, 7d.
Les injecteurs 7a,7b,7c,7d possèdent chacun une sortie d'injection 9a,9b,9c,9d apte à injecter du carburant dans une chambre de combustion par exemple. Le circuit de retour 3 comprend un conduit de collecte de fuite 11 comprenant plusieurs branches lla,llb,llc,lld aptes à conduire le carburant non injecté par les sorties d'injection 9a,9b,9c,9d à partir de sorties de fuite F des injecteurs 7a,7b,7c,7d vers le réservoir 5 de carburant. Ces branches lla,llb,llc,lld s'étendent à partir du conduit de collecte de fuite il à partir de points de raccordement respectifs 12a,12b,12C,12d distincts des uns des autres. Ces points 12a,12b,12C,12d de raccordement sont ainsi reliés en des positions distinctes le long du conduit de collecte de fuite d'amont en aval. Le point de raccordement le plus proche du réservoir 5 de e carburant est dénommé point de raccordement d'extrémité aval 12a et le point de raccordement le plus éloigné du réservoir 5 de carburant, point de raccordement d'extrémité amont 12d. The injectors 7a, 7b, 7c, 7d each have an injection outlet 9a, 9b, 9c, 9d capable of injecting fuel into a combustion chamber for example. The return circuit 3 comprises a leak collection duct 11 comprising several branches 11a, 11b, 11c, 11d capable of driving the non-injected fuel through the injection outlets 9a, 9b, 9c, 9d from leakage outlets F injectors 7a, 7b, 7c, 7d to the fuel tank 5. These branches 11a, 11b, 11c, 11d extend from the leak collection conduit 11 from respective connection points 12a, 12b, 12c, 12d separate from each other. These points 12a, 12b, 12C, 12d of connection are thus connected in separate positions along the upstream downstream leak collection conduit. The closest point of connection to the fuel tank 5 is referred to as the downstream end connection point 12a and the furthest connection point of the fuel tank 5, the upstream end connection point 12d.
Vers son extrémité aval, le conduit de collecte de fuite 11 présente un clapet taré 13 en pression, ou plus généralement un moyen de maintien et de régulation de pression, et qui permet d'assurer un niveau de pression suffisant au bon fonctionnement des injecteurs 7a,7b,7c,7d de l'ordre de 6 à 8 bars. L'extrémité aval du conduit de collecte de fuite 11 est reliée au réservoir 5 de carburant afin de permettre la récupération du carburant non injecté par les sorties d'injection 9a,9b,9c,9d, le clapet taré 13 étant disposé en amont du réservoir 5 de carburant et en aval des injecteurs 7a,7b,7c,7d. Plus particulièrement, le clapet taré 13 est disposé en amont du_ réservoir 5 de carburant et en aval du point de raccordement d'extrémité aval 12a. Towards its downstream end, the leak collection duct 11 has a calibrated valve 13 under pressure, or more generally a means for maintaining and regulating pressure, and which ensures a sufficient pressure level for the proper operation of the injectors 7a. , 7b, 7c, 7d of the order of 6 to 8 bar. The downstream end of the leak collection duct 11 is connected to the fuel tank 5 in order to allow the uninjected fuel to be recovered from the injection outlets 9a, 9b, 9c, 9d, the calibrated valve 13 being arranged upstream of the tank 5 of fuel and downstream of the injectors 7a, 7b, 7c, 7d. More particularly, the calibrated valve 13 is disposed upstream of the fuel tank 5 and downstream of the downstream end connection point 12a.
De manière analogue à la dénomination des points de raccordement 12a,12b,12C,12d, les injecteurs sont dénommées injecteur d'extrémité amont, ou injecteur d'extrémité aval et les branches sont dénommées branches d'extrémité amont et branche d'extrémité aval. In a similar way to the naming of the connection points 12a, 12b, 12c, 12d, the injectors are called upstream end injector, or downstream end injector and the branches are called upstream end branches and downstream end branch .
En fonctionnement, des ondes de pression générées par le clapet taré 13 se propagent dans le circuit de retour 3 et plus particulièrement dans le conduit de collecte de fuite 11 de l'aval vers l'amont, jusqu'à atteindre les sorties de fuite F des injecteurs 7a,7b,7c,7d. Ce phénomène affecte les injecteurs 7a,7b,7c,7d qui sont situés les plus en amont le long du conduit de collecte de fuite 11 et plus particulièrement l'injecteur d'extrémité amont 7d, au niveau duquel l'onde est confinée et bloquée. Selon l'invention, on place un conduit 20 dont la fonction est d'atténuer les ondes de pression dans le circuit de retour 3 par exemple par un effet d'interférences destructives des ondes qui y entrent. Une première extrémité de ce conduit d'atténuation 20 est reliée au circuit de retour 3 au voisinage de l'injecteur d'extrémité amont 7d, le conduit étant fermé vers sa deuxième extrémité. Le conduit d'atténuation 20 peut être est réalisé dans un matériau déformable, par exemple un caoutchouc, afin d'atténuer davantage l'effet des ondes de pression, et de limiter les fluctuations de pression. Le conduit d'atténuation 20 peut être aussi réalisé dans un matériau rigide de manière à en améliorer la tenue mécanique. Le conduit d'atténuation 20 peut être avoir une 20 longueur comprise entre 10 et 100mm. Le diamètre du conduit d'atténuation 20 peut être sensiblement égal à 4mm. Selon un premier mode d'exécution de l'invention, décrit à la figure 2, le conduit d'atténuation 20 est 25 relié au conduit de collecte de fuites 11 du circuit du retour 3 au voisinage du point de raccordement d'extrémité amont 12d. Plus généralement, le conduit d'atténuation 20 est relié au niveau d'un point de raccordement 30 12a,12b,12c,12d situé le long du conduit de collecte de fuite 11 et en amont du clapet taré 13. In operation, pressure waves generated by the calibrated valve 13 propagate in the return circuit 3 and more particularly in the leak collection conduit 11 from downstream upstream, until reaching the leakage outlets F injectors 7a, 7b, 7c, 7d. This phenomenon affects the injectors 7a, 7b, 7c, 7d which are situated furthest upstream along the leak collection duct 11 and more particularly the upstream end injector 7d, at which the wave is confined and blocked. . According to the invention, a conduit 20 is placed whose function is to attenuate the pressure waves in the return circuit 3 for example by a destructive interfering effect of the waves entering therein. A first end of this attenuation duct 20 is connected to the return circuit 3 in the vicinity of the upstream end injector 7d, the duct being closed towards its second end. The attenuation duct 20 may be made of a deformable material, for example a rubber, in order to further attenuate the effect of the pressure waves, and to limit the pressure fluctuations. The attenuation duct 20 may also be made of a rigid material so as to improve the mechanical strength. The attenuation duct 20 may be between 10 and 100 mm in length. The diameter of the attenuation duct 20 may be substantially equal to 4 mm. According to a first embodiment of the invention, described in FIG. 2, the attenuation duct 20 is connected to the leak collection duct 11 of the return circuit 3 in the vicinity of the upstream end connection point 12d. . More generally, the attenuation duct 20 is connected at a connection point 12a, 12b, 12c, 12d situated along the leak collection duct 11 and upstream of the calibrated flap 13.
Selon un deuxième mode d'exécution de l'invention, décrit à la figure 3, le conduit d'atténuation 200 est relié à la branche 11d du conduit de collecte de fuite 11 qui est reliée à l'injecteur d'extrémité amont 7d, de préférence au voisinage de la sortie de fuite F de l'injecteur. Plus généralement, le conduit d'atténuation 200 est relié à une branche lla,llb,llc,lld d'un injecteur 7a,7b,7c,7d et de préférence au voisinage de sa sortie de fuite F. Les composants et éléments du circuit de retour 3 peuvent être prévus pour être démontables du reste du dispositif d'injection. On peut ainsi adapter un circuit de retour 3 mettant en oeuvre l'invention sur un dispositif d'injection 1 pourvu à l'origine d'un circuit de retour 3 ne mettant pas en oeuvre l'invention. Selon une variante non représentée, dans le cas d'un circuit de retour dans lequel le conduit de collecte de fuite est relié au réservoir via un clapet taré débouchant le long du conduit de collecte de fuite en amont de l'injecteur d'extrémité aval, plusieurs conduits d'atténuation pourraient prendre place dans le circuit de retour, notamment au niveau des injecteurs d'extrémité aval et d'extrémité amont. According to a second embodiment of the invention, described in FIG. 3, the attenuation duct 200 is connected to the branch 11d of the leak collection duct 11 which is connected to the upstream end injector 7d. preferably in the vicinity of the leakage outlet F of the injector. More generally, the attenuation duct 200 is connected to a branch 11a, 11b, 11c, 11d of an injector 7a, 7b, 7c, 7d and preferably in the vicinity of its leakage output F. The components and elements of the circuit 3 can be provided to be removable from the rest of the injection device. It is thus possible to adapt a return circuit 3 embodying the invention to an injection device 1 provided initially with a return circuit 3 not implementing the invention. According to a variant not shown, in the case of a return circuit in which the leak collection duct is connected to the tank via a calibrated valve opening along the leak collection duct upstream of the downstream end injector several attenuation ducts could take place in the return circuit, particularly at the level of the downstream end and upstream end injectors.
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