Brevet FR2656041A1 — publié le 19910621

POMPE MECANIQUE POUR L'ALIMENTATION EN CARBURANT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, EN PARTICULIER POUR INSTALLATION A INJECTION. La présente invention concerne une pompe mécanique pour l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, qui est alimenté à une pression relativement élevée, comme dans le cas des moteurs à allumage avec installation à injection, de préférence du type à un seul point d'injection. Les pompes mécaniques pour carburant qui sont déjà connues dans la technique sont utilisées pour l'alimentation de carburateurs, à pression relativement réduite et sont en général munies d'une membrane qui joue le rôle d'un piston aussi bien pour la chambre d'aspiration que pour la chambre de refoulement Ces pompes ne sont donc pas bien adaptées pour être utilisées dans les installations d'alimentation à injection de moteurs à allumage, qui exigent des pressions d'alimentation relativement plus élevées En outre, étant donné que les deux chambres d'aspiration et de refoulement ont un volume sensiblement constant, il se crée dans les deux phases du fonctionnement des variations de pression qui croissent avec la vitesse de rotation du moteur et qui peuvent avoir de grandes valeurs de pointe Ces variations de pression qui se manifestent dans le conduit de refoulement peuvent entraîner, dans le cas d'installations à injection, des variations indésirables de la quantité d'alimentation de carburant prévue En outre, étant donné que les carburants se vaporisent facilement, il existe toujours le risque de formation de bulles de vapeur, qui est due à la dépression et à la température, ces bulles pouvant provoquer un blocage de la pompe. Le but de l'invention est de réaliser une pompe mécanique à carburant qui soit apte à réaliser une pression d'alimentation relativement élevée, de manière à pouvoir être utilisée dans des installations d'alimentation à injection de moteurs à allumage et qui, en même temps, ait une efficacité maximum, qui réduise les pointes de pression de refoulement et qui élimine tout risque de blocage dû à la vapeur de carburant. Ce but est atteint par la pompe selon l'invention qui comprend une chambre d'aspiration, une chambre de refoulement, une paire de clapets unidirectionnels pour lesdites chambres et un piston commun pour lesdites chambres, et qui se caractérise par le fait que ladite chambre de refoulement est en communication avec un dispositif d'amortissement des variations de la pression de ladite chambre de refoulement. Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit, à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins sur lesquels: la figure 1 est une coupe diamètrale d'une pompe pour carburant selon l'invention, pour un moteur à combustion interne à allumage, alimenté par une installation à injection; et la figure 2 est une vue de dessus du corps intermédiaire de la pompe de la figure 1, à échelle agrandie. Comme on peut le voir en se reportant à la figure 1, on a désigné dans son ensemble par 5 une pompe pour le carburant d'un moteur à combustion interne, alimenté à une pression relativement élevée, par exemple un moteur à allumage alimenté par un circuit d'injection du type à un seul point d'injection avec une pression d'alimentation comprise entre 0,8 105 et 1,2 105 Pa, et avec une pression statique de l'ordre de 1,2 105 à 1,5 105 Pa Toutefois, la pompe 5 peut aussi être calculée pour un moteur à alimentation utilisant une installation d'injection du type "multipoint", dans laquelle la pression d'alimentation est de l'ordre de 3 105 Pa. La pompe 5 comprend essentiellement un corps creux supérieur 6, un corps creux inférieur 7 et un corps intermédiaire 8 Le corps inférieur 7, en général en alliage léger, est apte à être fixé sur un support fixe du compartiment du moteur et contient les organes d'actionnement de la pompe 5 Les corps 7 et 8, destinés à entrer en contact avec le carburant, sont réalisés en une matière plastique rigide, isolante de la chaleur, par exemple, la matière commercialisée sous le nom de Hostaform ou de Rynite. En particulier, le corps supérieur 6 possède une paroi extérieure 9 sensiblement cylindrique, qui se termine en bas par une bride annulaire 11 et porte en une seule pièce un conduit d'aspiration 13 et un conduit de refoulement 14 Les deux conduits 13 et 14 s'étendent radialement vers l'extérieur de la paroi 9 du corps 6 dans des directions diamétralement opposées Les conduits 13 et 14 comprennent chacun une portion 16, 17 qui se dirige vers l'intérieur du corps 6, dans la direction axiale Les deux portions 16 et 17 sont équidistantes de l'axe du corps 9 Entre les deux portions 16 et 17, est disposée une paroi séparatrice 19, laquelle s'étend jusqu'à la hauteur d'un épaulement 21 de la partie extérieure 9, et qui sera mieux décrite dans la suite. A son tour, le corps inférieur 7 est muni d'une paroi intérieure 22 qui délimite un premier compartiment 23, dans lequel est disposé un culbuteur 24 Ce culbuteur est articulé sur un axe 26 fixé dans deux parois verticales 27 du corps 7 et qui est poussé dans le sens des aiguilles d'une montre par un ressort en épingle 28, de manière à s'appuyer par son bras 29 en forme de fourche contre un épaulement 30 de la paroi 22 Un autre bras 31 du culbuteur 24 est muni d'un galet 25 destiné à réduire le frottement de l'habituelle came du moteur d'actionnement, non représenté sur le dessin La paroi 22 délimite en outre un deuxième compartiment 32, présentant une forme de révolution autour d'un axe vertical, c'est-à-dire une section essentiellement circulaire Le compartiment 32 est délimité en haut par une bride annulaire 33 possédant un diamètre extérieur égal à celui de la bride 11 Les deux brides 11 et 13 sont maintenues rigidement bloquées l'une à l'autre par un collier extérieur 34 à section en C. Dans le compartiment 32, est logée coaxialement une tige verticale 35 qui peut coulisser à joint étanche dans un guide constitué par un disque percé 36 logé dans un logement de la paroi 22, et par une capsule percée 37. Cette capsule est faite d'une matière flexible, de manière à former une chambre de dilatation à volume variable, et elle est montée fixée au disque 36 par un manchon rigide 38 Sur l'extrémité inférieure de la tige 35, est fixée une rondelle 39 avec laquelle coopère le bras 29 en forme de fourche du culbuteur 24 Dans le voisinage de l'extrémité supérieure 41 de la tige 35, est disposé un moyeu 42 d'appui d'un piston de la pompe 5 Ce piston est constitué par une membrane flexible 43 pincée entre deux plaques circulaires rigides 44 et 46 qui sont fixées à l'extrémité 41 de la tige 35 La membrane 43 est en outre fixée par son bord périphérique entre les deux brides 11 et 33 des corps 6 et 7. Le piston 43, 44, 46 peut être fixé sur l'extrémité 41 de la tige 35 par rivetage, de manière que la plaque inférieure 44 s'appuie contre le moyeu 42 Le piston 43, 44, 46 est maintenu normalement en position haute par un ressort de compression 47 disposé entre une collerette de la bague 38 et la plaque inférieure 44. Le corps intermédiaire 8 de la pompe 5 est logé à l'intérieur du corps supérieur 7 et comprend une paroi latérale 48 qui s'appuie contre la paroi latérale 9 du corps 6, au dessous de l'épaulement 21 La paroi 48 est munie d'une ailette verticale 49 (figure 2), avec laquelle une portion correspondante 50 à ressaut intérieur de la paroi 9 du corps peut coopérer pour réaliser un accouplement angulaire prédéterminé entre les corps 6 et 8 La paroi 48 se termine en bas par une bride 51 qui se loge dans une cavité complémentaire de la bride Il (figure 1), de sorte qu'elle contribue à pincer le bord périphérique de la membrane 43. Le corps intermédiaire 8 comprend en outre une paroi inférieure 52 qui présente, sur le plan diamétral des deux conduites 13 et 14, une section en Z qui forme, au droit de ces deux conduites, deux portions planes 53 et 54 de forme sensiblement circulaire La portion 53 est munie d'un téton élastique 56, coaxial à la portion 16 du conduit d'aspiration 13 et dirigé vers le bas, et de six trous d'aspiration 57 (figure 2), dont les centres sont disposés sur un cercle concentrique au téton 56 (figure 1). Sur le téton 56, est fixé un clapet unidirectionnel d'aspiration 58 apte à ouvrir et fermer simultanément les six trous 57 Le clapet 58 comprend un chapeau rigide 59 fixé par encliquetage ou par refoulement aux ultrasons sur le téton 56, une membrane élastique 61, par exemple en caoutchouc, qui coopère avec les trous 57, et un ressort de compression 62 disposé entre ces deux éléments Le chapeau 59 est muni d'une série de trous, par exemple également au nombre de six, eux aussi disposés sur un cercle. De même, la portion 54 est munie d'un téton élastique 63 coaxial à la portion 17 du conduit de refoulement 14, mais dirigé dans l'autre sens, et de six trous de refoulement 64 (figure 2) disposés en cercle Sur le téton 63, est fixé un clapet de refoulement 66 (figure 1) identique au clapet 58, de sorte qu'on ne le décrira pas davantage. Le corps intermédiaire 8 comprend finalement une paroi séparatrice 67 perpendiculaire aux portions 53 et 54 de la paroi 52 et disposée en coïncidence avec la paroi du corps supérieur 6 La paroi 67 sert à définir dans le corps intermédiaire 8, au droit des clapets 58 et 66, une chambre d'aspiration 68 et une chambre de refoulement 69. A cet effet, la paroi 67 présente une allure capable de créer une chambre d'aspiration 68 de section beaucoup plus grande que celle de la chambre de refoulement 69. En particulier, la paroi 67 comprend une portion centrale 71 partiellement concentrique à la portion 17 du conduit de refoulement 14, et qui embrasse sur au moins 1800 la portion plane 54 La paroi 67 comprend en outre deux segments rectilignes 72 de raccordement à la paroi latérale 48 du corps 8, lesquels sont sensiblement radiaux par rapport à la portion 17 du conduit de refoulement 14. La paroi séparatrice 19 (figure 1) du corps 6 présente une allure identique à celle de la paroi 67, de manière à réaliser également dans le corps supérieur 6 la séparation entre la chambre d'aspiration 68 et la chambre de refoulement 69. Entre le corps supérieur 6 (figure 1) et le corps intermédiaire 8, est disposé un cadre 73 en élastomère qui s'appuie sur un logement formé sur le bord de la paroi extérieure 48 et sur le bord de la paroi séparatrice 67 du corps intermédiaire 8, au niveau de la chambre d'aspiration 68 Le cadre 73 supporte un filtre à carburant 74, lequel filtre est constitué d'un filet de nylon fixé sur le cadre. La pompe 5 comprend en outre un dispositif, désigné dans son ensemble par 76, destiné à amortir les variations de la pression dans la chambre de refoulement 69 Ce dispositif comprend un premier compartiment 77 à volume variable, qui est en communication avec la chambre de refoulement 69, et un deuxième compartiment 78 à volume variable, séparé du compartiment 77 à l'aide d'une membrane flexible 79. Le compartiment 77 est sensiblement formé dans la partie supérieure du corps supérieur 6 et il est en communication avec la chambre de refoulement 69; en particulier, cette communication peut être ouverte, sans parois séparatrices, comme ceci est représenté sur la figure 1, ou encore elle peut être réalisée par l'intermédiaire d'une paroi séparatrice 95 munie de trous traversants appropriés 96 (indiqués en trait interrompu). Le compartiment 78 est délimité en bas par la membrane 79 et en haut par un élément rigide et creux, en forme de dôme ou de calotte 81, muni d'un trou 98 de communication avec l'atmosphère extérieur Ce d 8 me 81 se termine en bas par une bride 82 qui épouse une bride supérieure 83 du corps 6 de manière à maintenir le bord périphérique de la membrane 79 pincé entre les deux brides 82 et 83 La bride 82 est repliée en C de manière à se bloquer sur la bride 83 Le d 8 me 81 peut être fait de matière plastique comme le corps 6, ou encore de matière métallique Dans ce cas, la bride 82 peut être repliée sur la bride 83 par pliage à froid. La membrane 79 est sensiblement analogue ou identique à la membrane 43 et elle comprend une portion centrale pincée entre deux disques rigides 84 et 86 fixés l'un à l'autre par un tenon rivé 87 Le disque inférieur 84 est normalement maintenu appuyé contre un épaulement annulaire 88 du corps supérieur 6, à l'aide d'un ressort de compression hélicoïdal 89 disposé entre le disque supérieur 86 et le dôme 81 Le ressort 89 est tenu positionné transversalement par une nervure annulaire 91 du dôme 81 et par une nervure annulaire 92 du disque 86. Lorsque le culbuteur 24 est actionné par la came, la tige 35 est repoussée vers le bas à l'encontre de l'action du ressort 47 La membrane 43 crée alors dans la chambre d'aspiration 68 une certaine dépression qui fait ouvrir la soupape 58 (figure 1). Ensuite, la came laisse le ressort 28 ramener le culbuteur 24 à la position de repos et le ressort 47 ramener la membrane 43 à la position haute de la figure 1. Le clapet 58 se ferme à ce moment, tandis que le clapet 66 s'ouvre, de sorte qu'il se produit une augmentation brusque de la pression dans le conduit 14 et dans le compartiment 77 Cette augmentation de pression est de nature à surmonter l'action du ressort 89, de sorte que la membrane 79 se déplace vers le haut et entraîne d'une part, un agrandissement du volume du compartiment 77 et d'autre part, une réduction du volume du compartiment 78. Le carburant est alors envoyé à une pression relativement élevée, déterminée par les caractéristiques dimensionnelles propres de la pompe 5, à travers le conduit 14, au point d'alimentation du moteur, par exemple, au groupe d'injection qui remplace le carburateur. Lorsque la membrane 43 est ensuite à nouveau déplacée vers le bas, et qu'elle provoque la fermeture du clapet 66, le ressort 89 repousse vers le bas la membrane 79, de sorte que le carburant contenu dans le compartiment 77 continue à sortir à travers le conduit de refoulement 14, en maintenant l'afflux de carburant au groupe d'alimentation à injection. Il est donc évident que le dispositif d'amortissement 76 est capable d'amortir les pointes de variation de la pression d'alimentation et de niveler ainsi cette pression dans la chambre de refoulement 69, en assurant un afflux régulier du carburant au groupe d'alimentation à injection, à des valeurs de pression relativement élevées et sensiblement constantes. Il ressort en outre de façon évidente de ce qu'on à exposé plus haut que le fait que le volume de la chambre d'aspiration 68 est plus grand que celui de la chambre de refoulement 69 à pour effet de réduire les pointes de dépression dans la chambre d'aspiration 68 dans la première phase Ceci est valable quelle que soit la vitesse d'actionnement du culbuteur 24, de sorte que, dans tous les cas, on réduit énormément le risque de formation de bulles de vapeur En outre, grâce à la matière plastique dont les corps 7 et 8 de la pompe 5 sont formés, la transmission de la chaleur du moteur au carburant à l'intérieur de la pompe est très réduite, ce qui réduit également la composante thermique de la formation de bulles. Il va de soi que l'on peut apporter différentes modifications et différents perfectionnements à la pompe que l'on vient de décrire sans sortir du domaine de l'invention Par exemple, on peut faire varier les formes, dimensions et matières d'une ou plusieurs parties de la pompe En particulier, le d 8 me 81 peut avoir n'importe quelle autre forme, apte à donner naissance à un poumon d'air à volume variable. REVENDICATIONS 1 Pompe mécanique pour le carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant une chambre d'aspiration ( 68) et une chambre de refoulement ( 69), une paire de clapets unidirectionnels ( 58,66) pour lesdites chambres, et un piston ( 43, 44, 46) commun auxdites chambres, caractérisée par le fait que ladite chambre de refoulement ( 69) est en communication avec un dispositif ( 76) d'amortissement des variations de la pression dans ladite chambre de refoulement ( 69). 2 Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit dispositif( 76) comprend un premier compartiment ( 77) qui communique avec ladite chambre de refoulement ( 69) et un deuxième compartiment ( 78) séparé du premier compartiment par des moyens souples ( 79, 89) aptes à faire varier le volume desdits compartiments ( 77 et 78). 3 Pompe selon la revendication 2, caractérisée par le fait que lesdits moyens souples comprennent une membrane flexible ( 79) et des moyens élastiques ( 89) normalement aptes à maintenir ladite membrane ( 79) dans une position qui correspond au volume maximum dudit deuxième compartiment ( 78). 4 Pompe selon la revendication 3, comprenant un corps supérieur ( 6) dans lequel sont logées deux chambres ( 68, 69) et un corps inférieur ( 7) qui porte des moyens d'actionnement ( 24, 25, 35) dudit piston ( 43, 44, 46), caractérisée par le fait que ledit premier compartiment ( 77) est lui aussi réalisé dans ledit corps supérieur ( 6), ledit deuxième compartiment ( 78) étant réalisé dans un élément creux ( 81) rigide et séparé dudit corps supérieur ( 6) par ladite membrane flexible ( 79). Pompe selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit élément creux est constitué par une calotte ( 81) possédant une première bride annulaire ( 82) qui s'accouple une deuxième bride annulaire ( 83) portée par ledit corps supérieur ( 6), ladite membrane ( 79) possédant une forme circulaire, avec un bord périphérique pincé entre lesdites brides ( 82, 83). 6 Pompe selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que ladite membrane flexible ( 79) comprend une portion centrale pincée entre deux disques rigides ( 84, 86), lesdits moyens élastiques comprenant un ressort hélicoïdal ( 89) disposé entre ladite calotte ( 81) et un ( 86) desdits disques, lequel maintient normalement l'autre ( 84) desdits disques appuyés contre un arrêt ( 88). 7 Pompe selon l'une des revendication 4 à 6, caractérisée par le fait que lesdites chambres ( 68, 69) sont respectivement en communication avec un conduit d'aspiration ( 13) et avec un conduit de refoulement ( 14), lesdits conduits ( 13, 14) étant munis d'une portion respective ( 16, 17) intérieure audit corps supérieur ( 6). 8 Pompe selon la revendication 7, caractérisée par le fait que ladite chambre de refoulement ( 69) a une section sensiblement circulaire et concentrique à la portion inférieure ( 17) dudit conduit de refoulement ( 14), ladite chambre d'aspiration ( 68) ayant un volume sensiblement supérieur à celui de ladite chambre de refoulement ( 69), avec une partie centrale au niveau de la portion inférieure ( 16) dudit conduit d'aspiration ( 13) et deux parties extrêmes qui embrassent au moins en partie ladite chambre de refoulement ( 69). 9 Pompe selon la revendication 8, caractérisée par le fait que lesdites chambres ( 68, 69) sont délimitées par un corps intermédiaire ( 8) interposé entre ledit corps supérieur ( 6) et ledit corps inférieur ( 7), ledit corps intermédiaire ( 8), ledit corps supérieur ( 6) et éventuellement aussi ladite calotte étant faits d'une matière plastique rigide et sensiblement thermiquement isolante. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit piston ( 43, 44, 46) est relié à une tige centrale ( 35) actionnée par cames et logée dans ledit corps inférieur ( 7), ladite tige ( 35) étant reliée à un culbuteur ( 24) ayant sur une extrémité ( 33) un corps roulant ( 25) commandé par cames. 11 Pompe selon la revendication 10, caractérisée par le fait que ladite tige ( 35) crée dans la chambre de refoulement ( 69) une pression d'au moins 0,8 105 Pa, et une pression statique de l'ordre de 1,2 105 à 1,5 105 Pa. 12 Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est utilisée dans une installation d'alimentation par injection de carburant. 13 Pompe selon la revendication 12, caractérisée par le fait que ladite installation d'alimentation par injection est du type comportant un unique groupe d'injection.