FR2948980A1 - Accumulateur haute pression de systemes d'injection de carburant - Google Patents

Abstract

Accumulateur haute pression (10), notamment pour un système d'injection de carburant. L'accumulateur haute pression (10) comporte un certain nombre de branchements (16) pour alimenter les injecteurs de carburant. L'accumulateur haute pression (10) a un premier volume (26) et un second volume (28) séparés l'un de l'autre par un clapet antiretour (30).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un accumulateur haute pression, notamment pour un système d'injection de carburant, l'accumulateur haute pression ayant un certain nombre de branchements pour alimenter en carburant des injecteurs. Pour injecter du carburant à haute pression, on utilise des injecteurs recevant du carburant à haute pression fourni par un tube distributeur d'un collecteur haute pression (encore appelé rampe commune), le carburant étant sous une pression élevée. Les pressions élevées dans le système d'injection de carburant qui sont de l'ordre de grandeur de 1600 bars et plus, font que le niveau de pression maximum dans le système d'injection de carburant est à un niveau très élevé ce qui réduit la fiabilité de l'installation à long terme. Etat de la technique Le document DE 298 14 934 Al, concerne un injecteur de carburant de moteurs à combustion interne. Cet injecteur de carburant est fixé par un écrou de serrage agissant, axialement contre un organe de fixation d'injecteur pour lequel un élément de soupape en forme de piston coulisse axialement dans un perçage de guidage. Le perçage de guidage a une chambre de pression élargie dans la direction radiale et reliée avec un intervalle entre la paroi du perçage de guidage et l'organe formant soupape, par une surface de siège de soupape conique, dirigée vers l'intérieur. En aval de celle-ci, des orifices d'éjection maintiennent l'organe de soupape en appui sous précontrainte contre une surface de siège de soupape. Il y a également une arrivée de carburant qui débouche dans la chambre de pression reliée par une conduite d'injection, en permanence avec tous les injecteurs du moteur à combustion interne ainsi alimenté par la chambre d'accumulation à haute pression (rampe commune). La surface d'appui de l'écrou de serrage en prise avec l'organe d'injecteur et une surface d'appui opposée coopérant avec celle-ci, sont réalisées sur le corps d'injecteur avec une forme conique de façon à transmettre non seulement une précontrainte axiale, mais également une composante de tension radiale, à l'organe de soupape.

2 Le document DE 101 14 219.6 concerne un injecteur de carburant avec un volume accumulateur en amont. L'injecteur de carburant fait partie d'un système d'injection de carburant alimentant les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne. Le système d'injection de carburant comporte une pompe haute pression. La pompe haute pression alimente en carburant sous haute pression un certain nombre d'injecteurs. Les différents injecteurs comportent chacun un volume accumulateur relié par une conduite d'alimentation haute pression directement par la pompe haute pression. Pour des io raisons de protection de l'environnement et pour réduire au minimum les émissions, on utilise sur les véhicules actuels des systèmes fonctionnant en mode marche/arrêt, qu'il s'agisse de moteurs à combustion interne à allumage non commandé ou de moteurs à combustion interne à allumage commandé. Dans les systèmes 15 fonctionnant en mode marche/arrêt, pour des phases d'arrêt prolongé à un feu rouge ou devant des barrières fermées, comme cela peut être cité à titre d'exemple, le groupe d'entraînement du moteur à combustion interne est automatiquement coupé. Dans de tels systèmes, le redémarrage du moteur qui a été coupé précédemment, se commande 20 simplement par une action sur la pédale d'accélérateur. Il est apparu en particulier dans le cas des moteurs à combustion interne à allumage non commandé, équipés de systèmes d'injection à haute pression (rampe commune), que la capacité de démarrage après de tels arrêts forcés laissait à désirer. 25 Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet, un accumulateur haute pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu' il comporte un premier volume et un second volume séparés l'un de 30 l'autre par un clapet antiretour. Selon un premier mode de réalisation, premier volume dans le corps de l'accumulateur haute pression est constitué par exemple par un perçage traversant. L'accumulateur haute pression comporte également un autre volume plus grand. Cet autre volume plus

3 grand, dépasse le premier volume car il est par exemple supérieur de 1 à 10 fois le premier volume. Le premier volume réalisé par exemple par le perçage traversant de l'accumulateur haute pression, est délimité d'un côté par une soupape de limitation de pression et de l'autre par un clapet antiretour. Le premier volume se situe de préférence dans la zone de laquelle sont issus les branchements des injecteurs de carburant sont issus de l'accumulateur haute pression. Cette solution a l'avantage qu'en phase de démarrage du moteur à combustion interne, dans le premier volume, la pression s'établira beaucoup plus rapidement que dans le second volume en aval du clapet antiretour. De façon préférentielle, la pression d'ouverture du clapet antiretour est définie pour que cette pression soit légèrement supérieure à la pression d'ouverture des injecteurs de carburant alimentés en carburant à partir des branchements. Le groupe de transfert (ou groupe d'alimentation) qui alimente l'accumulateur haute pression établit ainsi tout d'abord la pression dans le petit volume avant que le clapet antiretour, lorsqu'il atteint ou dépasse sa pression d'ouverture, s'ouvre, et fait régner la pression systématique dans les deux volumes, ce qui se fait pendant le fonctionnement normal du moteur à allumage non commandé. La solution selon l'invention permet d'accélérer le démarrage car le volume à mettre à la pression du système au démarrage est petit. En revanche, en fonctionnement normal, le plus grand des deux volumes, sera mis en en pression de façon que les oscillations de pression n'augmentent pas trop fortement. La pression d'ouverture du clapet antiretour entre le premier et le second volume dans l'accumulateur haute pression, se situe légèrement au-dessus de la pression d'ouverture des injecteurs de carburant qui est une plage comprise entre 80 bars et 120 bars. Au démarrage du moteur à combustion interne, le clapet antiretour est fermé si bien que les injecteurs de carburant seront uniquement alimentés à partir du plus petit des deux volumes dans lequel la pression systématique s'établit beaucoup plus rapidement lorsque le moteur à combustion interne fonctionne en mode marche/arrêt. Le petit

4 volume est dans un ordre de grandeur compris entre 2 mm3 et 5 mm3, alors que le second volume représente 10, 15 voire 20 fois ce volume. Selon un autre mode de réalisation, le petit volume n'est pas réalisé par un perçage traversant, mais par la cavité d'un organe de raccordement. Dans ce second mode de réalisation de l'idée de l'invention, l'organe de raccordement est relié par exemple à l'accumulateur haute pression dans lequel est réalisé le plus grand des deux volumes, par une liaison vissée, étanche en pression. Selon ce second mode de réalisation de l'idée de base de l'invention, les io branchements peuvent entourer le côté extérieur de l'organe de raccordement suivant une disposition périphérique ou annulaire. Dans ce mode de réalisation, la montée en pression dans le petit volume se fait également d'abord avant que la pression systématique ne s'établisse dans le second volume séparé du premier volume par le clapet 15 antiretour. L'invention permet ainsi une rapide montée en pression en phase de démarrage des moteurs à combustion interne à allumage non commandé et pour des démarrages rapides ainsi qu'en fonctionnement normal, avec tous les avantages des systèmes 20 d'accumulateurs haute pression (systèmes dits à rampe commune). Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples d'accumulateurs de haute pression selon l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un accumulateur à haute pression comportant un premier et un second volume, - la figure 2 montre un autre mode de réalisation d'un accumulateur à haute pression selon l'invention avec un organe de raccordement 30 relié à l'accumulateur haute pression par une liaison vissée. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un accumulateur à haute pression selon l'invention avec deux volumes différents. La figure 1 montre l'accumulateur à haute pression 10 faisant partie d'un système d'injection à haute pression (encore appelé injection à rampe commune). L'accumulateur à haute pression 10 selon le schéma de la figure 1, est relié à une soupape de limitation de 5 pression 14 d'un groupe d'alimentation à haute pression non détaillé fournissant le niveau de pression systématique à l'accumulateur haute pression 10. Ce niveau de pression est de l'ordre de grandeur de 1800 bars à 2000 bars. Selon le schéma de la figure 1, l'accumulateur haute pression 10 est délimité par une paroi 12 et sa surface enveloppe comporte trois branchements 16. Les branchements 16 de la surface périphérique de l'accumulateur haute pression 10 en général de forme cylindrique, sont reliés à des injecteurs de carburant alimentés en carburant à la pression du système. Ces injecteurs ne sont pas représentés dans le schéma de la figure 1. Il en est de même des pompes d'alimentation de l'accumulateur haute pression 10. Les branchements 16 comportent chacun un filetage extérieur 18 pour être reliés de manière étanche en pression, chacun, à une conduite haute pression. Dans le schéma de la figure 1, chaque branchement 16 est traversé par un perçage 20 qui dérive d'un perçage traversant 22 de l'accumulateur haute pression 10. Le diamètre du perçage traversant 22 de l'accumulateur haute pression 10 porte la référence 24. Selon le schéma de la figure 1, l'intérieur de l'accumulateur haute pression 10 définit un premier volume 26 séparé d'un second volume 38 par un clapet antiretour 30. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le second volume 38 est le perçage traversant 22. Le perçage traversant 22 est symétrique par rapport à l'axe 28. Le perçage traversant 22 est délimité d'un côté par la bille 34 du clapet antiretour 30 et de l'autre par la soupape de limitation de pression 14.

A la place d'un bouchon 40, on peut également fermer l'accumulateur haute pression 10 ou son perçage traversant 22 par un capteur de pression de rampe ou par la soupape de limitation de pression 14 évoquée ci-dessus. Le clapet antiretour 30 qui sépare le premier volume 26 du second volume 38, comporte une bille 34 soumise à l'action d'un

6 ressort 36. Le ressort 36 pousse la bille 34 dans la direction opposée à la direction de transfert de carburant, contre le siège 32 réalisé dans la paroi 12 de l'accumulateur haute pression 10 entre le premier volume 26 et le second volume 38.

Le premier volume 26 de l'accumulateur haute pression 10 est fermé par le bouchon 40 vissé par un filetage 42 dans le filetage intérieur correspondant de l'accumulateur haute pression. Le bouchon 40 forme la face frontale 44 de l'accumulateur haute pression 10 du premier mode de réalisation représenté à la figure 1.

De manière avantageuse, le premier volume 26 représente entre 10, 15 voire 20 fois le second volume 38. Le second volume 38 constitué par le perçage traversant 22 dans le mode de réalisation de la figure 1, est de l'ordre de grandeur de 2 mm3 à 5 mm3. Comme les branchements 16 communiquent tous par les perçages avec le second volume 38, au démarrage du moteur à combustion interne, on génère dans ce second volume 38 de quelques millimètres cubes, plus rapidement la pression du système (pression systématique) que dans le premier volume 26 en aval du clapet antiretour 30 et qui est 10, 15 voire 20 fois plus grand. Dans ces conditions, comme la pression systématique s'établit beaucoup plus rapidement dans ce second volume 38 considérablement plus petit, il est possible de démarrer beaucoup plus rapidement le moteur à combustion interne en mode de fonctionnement marche/arrêt car le volume dans lequel il faut générer la pression systématique est très faible.

Le clapet antiretour 30 dont la pression d'ouverture est choisie légèrement supérieure à la pression d'ouverture des injecteurs de carburant reliés aux branchements 16, libère le passage vers le premier volume 26 à travers le clapet antiretour 30, si la montée en pression se poursuit dans le second volume 38 de l'accumulateur haute pression 10. Cela signifie qu'en mode de fonctionnement normal, tout le volume, c'est-à-dire le premier volume 26 et le second volume 38, communiqueront de sorte que les oscillations de pression produites pendant le fonctionnement normal, et qui sont liées aux pointes de pression, seront amorties dans l'accumulateur haute pression 10. La pression d'ouverture du clapet antiretour 30 du premier mode de

7 réalisation représenté à la figure 1 de la solution selon l'invention, est située dans une plage de l'ordre de grandeur compris entre 80 bars et 120 bars. En variante du premier mode de réalisation représenté à la figure 1, il est possible d'intégrer l'accumulateur haute pression 10 directement dans un groupe haute pression et non comme composant séparé comme cela est le cas du schéma de la figure 1. Le second mode de réalisation de l'accumulateur haute pression selon l'invention, représenté à la figure 2, présente deux volumes différents. Selon le schéma de la figure 2, l'accumulateur haute pression 10 tel que représenté, comporte de façon analogue à l'accumulateur haute pression de la figure 1, un premier volume 26. Le premier volume 26 est délimité par la paroi 12 de l'accumulateur haute pression 10 et par le bouchon 40. A la différence du premier mode de réalisation selon la figure 1, dans le second mode de réalisation, on a un volume 38 considérablement plus faible qui n'est pas constitué par le perçage traversant 22 comme dans le mode de réalisation de la figure 1. Le second volume 38 de l'accumulateur haute pression 10 de ce second mode de réalisation, est constitué par la cavité ou le creux laissé par l'organe de raccordement 50. Cet organe de raccordement 50 est relié de manière étanche en pression par une liaison vissée 52 au corps de l'accumulateur haute pression 10, cela signifie qu'il est vissé sur la paroi 12 de celui-ci. Le second volume 38 de l'organe de raccordement 50 est séparé du premier volume 26 de l'accumulateur haute pression 10 par un clapet antiretour 30. La pression d'ouverture de ce clapet est dimensionnée comme celle du clapet antiretour 30 du premier mode de réalisation selon la figure 1, installé entre premier volume 26 et le second volume 38 de l'accumulateur haute pression 10. A la différence du montage de la figure 1, l'organe de raccordement 50 a une répartition annulaire 54 des branchements 16 sur son côté extérieur. De ce fait, l'accumulateur haute pression 10 de la figure 2 est plus court que la variante tubulaire de l'accumulateur haute pression 10 de la figure 1. Les branchements 16 sont répartis suivant la forme en demi-cercle 54 autour du second volume 38 comme le montre le schéma de la figure 2. Lors du démarrage du moteur à combustion interne, le groupe de transfert (ou groupe d'alimentation) non représenté dans le schéma de la figure 2, fait monter la pression jusqu'au niveau de pression systématique et cette pression s'établit d'abord dans le second volume 38 dans l'organe de raccordement 50 vissé à l'accumulateur haute pression 10 par la liaison vissée 52. Cette phase de démarrage est suivie de la montée rapide en pression dans le second volume 38 ce qui permet d'accélérer considérablement le démarrage en mode de fonctionnement marche/arrêt. Lorsqu'on atteint le niveau de pression d'ouverture du clapet antiretour 30, celui-ci s'ouvre et ainsi le premier volume 26 et le second volume 38 communiquent et se mettent à la pression du système. Si la pression dans l'accumulateur haute pression 10 descend en dessous de la pression d'ouverture du clapet antiretour 30, celui-ci se ferme. Selon un exemple de réalisation, l'accumulateur haute pression s'applique à une pression d'ouverture des injecteurs de carburant qui se situe entre 80 bars et 100 bars.

Suivant une autre caractéristique intéressante, l'accumulateur de haute pression muni d'une soupape de régulation de pression à la place d'une soupape de limitation de pression. Du côté de l'accumulateur où se trouve le plus petit des deux volumes 26, 38, il y a un capteur de pression de rampe.

La solution proposée par l'invention permet d'accélérer le démarrage du moteur à combustion interne en mode de fonctionnement marche/arrêt comme cela est fréquemment le cas en circulation urbaine. Tout le volume, c'est-à-dire le premier volume 26 ainsi que le second volume 38, seront à la pression systématique lorsque le clapet antiretour 30 est ouvert, et que le moteur à combustion interne fonctionne normalement de sorte que 'l'on tient ainsi compte des deux modes de fonctionnement.35

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Accumulateur haute pression (10), notamment pour un système d'injection de carburant, l'accumulateur haute pression (10) ayant un certain nombre de 5 branchements (16) pour alimenter en carburant des injecteurs, accumulateur haute pression caractérisé en ce qu' il comporte un premier volume (26) et un second volume (38) séparés l'un de l'autre par un clapet antiretour (30). 10 2°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier volume (26) représente entre 10 à 20 fois le second volume (38). 15 3°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second volume (38) est compris entre 2 mm3 et 5 mm3. 4°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, 20 caractérisé par des canaux (20) reliant le second volume (38) aux branchements (16). 5°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 le second volume (38) est réalisé par un perçage traversant (22) délimité par le clapet antiretour (30) et par la soupape de limitation de pression (14). 6°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que le second volume (38) est formé par une cavité dans un organe de raccordement (50) relié à l'accumulateur haute pression (10) par une liaison vissée (52). 35 1011 7°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les branchements (16) sont prévus sur le côté extérieur de l'organe de raccordement (50) suivant une disposition annulaire (54). 8°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression d'ouverture du clapet antiretour (30) dépasse la pression d'ouverture des injecteurs de carburant. 9°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pression d'ouverture des injecteurs de carburant se situe entre 80 bars et 100 bars. 15 10°) Accumulateur haute pression (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est muni d'une soupape de régulation de pression à la place d'une soupape de limitation de pression et un capteur de pression de rampe, 20 se trouve du côté de l'accumulateur haute pression (10) où se trouve le plus petit des deux volumes (26, 38). 25 30