Brevet FR2703733A1 — publié le 19941014

Pompe à combustible mécanique La présente invention concerne une pompe à combus- tible mécanique pour moteurs thermiques qui, montée sur le moteur thermique et entraînée par celui-ci, est formée d'un corps de pompe, d'un poussoir, d'une pompe à membrane entraî- née par ce poussoir et d'une pompe à piston entraînée elle aussi par ce dernier, les deux pompes étant montées l'une derrière l'autre et la pompe à membrane fonctionnant en tant que première pompe et présentant un volume déplacé plus im- portant que celui de la pompe à piston, tandis qu'entre les deux pompes est montée une chambre de séparation de vapeur dans laquelle la pompe à membrane se vide et d'o la pompe à piston aspire du combustible, et qu'il s'étend de la chambre de séparation de vapeur à un réservoir de combustible un raccord de retour par lequel le combustible excédentaire s'écoule de la chambre de séparation de vapeur. Des pompes à combustible de ce genre sont montées sur le carter de moteurs thermiques et entraînées par le mo- teur thermique ainsi que chauffées par ce dernier, de sorte qu'il risque de se former des bulles de vapeur dans le com- bustible. Grâce au brevet allemand C 2 2433484 il est connu par exemple une pompe à combustible avec une membrane et un piston à action de déplacement différente dans le but d'obte- nir que le processus de remplissage soit réparti sur les courses d'aller et de retour lors d'un mouvement de refoule- ment, ceci devant servir à éviter le risque de cavitation dans le combustible. L'utilisation d'une pompe de ce genre également pour des injections nécessite une capacité de pression plus élevée qui peut être obtenue par une action de pompe à deux étages, telle qu'elle est proposée par exemple dans le brevet allemand Al 4002452; pour cette pompe à combustible à deux étages sont également prévues des mesures pour exclure, tout au moins dans le domaine des hautes pressions, le risque de cavitation et/ou de refoulement de bulles de vapeur et d'air. Il s'agit là d'une pompe à combustible mécanique pour moteurs thermiques qui, montée sur le moteur thermique et entraînée par celui-ci, est formée d'un corps de pompe, d'un poussoir, d'une pompe à membrane entraînée par ce poussoir et d'une pompe à piston également entraînée par ce dernier, les deux pompes étant montées l'une à la suite de l'autre et la pompe à membrane fonctionnant en tant que première pompe et présen- tant un volume refoulé plus important que celui de la pompe à piston. Cette pompe à combustible a pour inconvénient que le refoulement par la pompe à piston s'effectue par à-coups, de sorte que le niveau de bruit produit est plus élevé et qu'en outre des dispositions doivent être prises propres à éviter des variations de pression plus ou moins importantes dans la tuyauterie d'alimentation du système d'injection et qui consistent en des réservoirs à pression, des amortisseurs de vibrations, etc. En partant de cette technique antérieure la présen- te invention a pour but de réaliser une pompe à combustible du genre défini plus haut de telle manière que des bulles de vapeur et d'air ne risquent plus d'être reprises par le se- cond étage de la pompe et d'obtenir, en outre, un refoulement de combustible pauvre en ondes de pression de façon que des dépenses excessives en matériel pour des mesures d'amortisse- ment puissent être évitées Un but particulier consiste ce- pendant à permettre une fabrication peu onéreuse, c'est-à- dire qu'il s'agit de trouver des mesures appropriées dans ce sens. Ces objectifs sont atteints, en ce qui concerne une pompe à combustible mécanique pour moteurs thermiques qui, montée sur le moteur thermique et entraînée par celui-ci, est formée d'un corps de pompe, d'un poussoir, d'une pompe à mem- brane entraînée par ce poussoir et d'une pompe à piston en- traînée également par ce dernier, les deux pompes étant mon- tées l'une à la suite de l'autre et la pompe à membrane fonc- tionnant en tant que première pompe et présentant un volume refoulé plus important que celui de la pompe à piston, tandis qu'entre les deux pompes est montée une chambre de séparation de vapeur dans laquelle se vide la pompe à membrane et d'o la pompe à piston aspire du combustible, et qu'il s'étend en- tre la chambre de séparation de vapeur et un réservoir de combustible un raccord de retour par lequel le combustible excédentaire s'écoule hors de la chambre de séparation de va- peur, selon l'invention par le fait que la pompe à piston présente, de part et d'autre d'une partie du piston, des chambres de travail qui présentent un rapport de volume re- foulé d'environ 2: 1 et que la chambre de travail la plus grande refoule du combustible, par l'intermédiaire d'une sou- pape de refoulement, dans un évidement qui communique direc- tement avec la chambre de travail plus petite et, par l'in- termédiaire d'une autre soupape de refoulement, avec un rac- cord de refoulement pour un appareil utilisateur. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'in- vention la chambre de travail relativement grande aspire du combustible à partir d'une chambre en forme de pot qui, af- fectant la forme d'un dôme, communique par l'intermédiaire d'une soupape d'aspiration et d'une tubulure d'aspiration avec une chambre stabilisatrice de combustible dans laquelle la pompe à membrane refoule du combustible et o retourne la quantité résiduelle de combustible dont l'appareil utilisa- teur n'a pas besoin, une tubulure présentant les chambres de travail faisant saillie dans la chambre en forme de pot, et la tubulure d'aspiration faisant saillie, jusqu'au voisinage du fond de la chambre stabilisatrice et/ou du fond de l'évi- dement de la partie supérieure de la pompe, dans la chambre stabilisatrice. Selon une caractéristique avantageuse de l'inven- tion le piston présente un espace creux qui communique avec un alésage de guidage disposé sous une partie de guidage Se- lon une autre caractéristique avantageuse de l'invention un organe de liaison mis en place entre le mécanisme de la pompe à membrane et le mécanisme de la pompe à piston est monté de manière déplaçable élastiquement et/ou radialement afin de compenser des défauts d'alignement. Dans une forme de réalisation avantageuse de la pompe selon l'invention une préchambre présentant un raccord d'aspiration, la chambre stabilisatrice, la chambre en forme de pot ainsi qu'un évidement disposé à l'intérieur d'une en- veloppe en forme de récipient et présentant un raccord de refoulement sont formés d'évidements dans la partie supérieu- re de la pompe ainsi que dans le fourreau de piston et sont étanchéifiés les uns par rapport aux autres par des bagues toriques. Une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion consiste en ce qu'il est prévu au-dessous de la pompe à membrane une chambre intermédiaire qui communique avec l'at- mosphère par l'intermédiaire d'un orifice et est étanchéifiée par une membrane par rapport au moteur thermique. Il s'agit selon l'invention d'obtenir un mode de construction compact d'une pompe à combustible mécanique dans laquelle un refoulement de bulles de vapeur et d'air dans le combustible refoulé en direction du moteur thermique est évi- té, et la pompe refoule le combustible, dans toute la mesure du possible, sous une pression uniforme. Les caractéristiques et avantages précités en ce qui concerne une fabrication peu onéreuse sont indiqués ci- après dans la description d'un exemple de réalisation repré- senté au dessin annexé sur lequel: la figure 1 représente, en coupe, une pompe à com- bustible mécanique selon l'invention; et la figure 2 représente une coupe partielle de la figure 1. La figure 1 montre, en coupe longitudinale, une pompe à combustible mécanique 1 selon l'invention qui est constituée d'un corps de pompe 3 pouvant être fixé au carter 2 d'un moteur thermique et dans lequel est monté un poussoir sollicité par un ressort de compression 4 et pouvant être déplacé par le moteur thermique au moyen d'une came à l'en- contre de la force du ressort Le poussoir 5 fait saillie avec son autre extrémité dans un pot à ressort 6 et prend appui avec une collerette 7 contre un ressort de compression 8 qui prend appui, pour sa part, contre l'autre extrémité du pot à ressort 6 Le pot à ressort 6 est déplaçable dans la direction axiale et relié à une membrane 9 qui est serrée, au moyen d'une partie supérieure 10 de la pompe, avec son bord extérieur sur le corps de pompe 3 La partie supérieure 10 de la pompe forme avec la membrane 9 et le pot à ressort 6 une chambre de travail il qui est remplie de combustible par l'intermédiaire d'un raccord d'aspiration 12 et d 'une pré- chambre 13 ainsi que d'une soupape d'aspiration 14 et ce, grâce au mouvement de rappel du poussoir 5 et donc de la mem- brane 9 occasionné par le ressort de compression 4, et est vidée, par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement 15, grâce au mouvement alternatif du poussoir 5, c'est-à-dire de la membrane 9, qui est dû au moteur thermique et est transmis par l'intermédiaire du ressort de compression 8 au pot à ressort 6. La partie supérieure 10 de la pompe comporte une tige-poussoir 17 montée dans un guide 16 et qui, d'une part, passe à travers la chambre de travail 11 et, d'autre part, est reliée au pot à ressort 6 par l'intermédiaire d'un organe de liaison 18 et est poussée contre le pot à ressort 6 sous l'action d'un ressort 19 Ce ressort 19 sollicite un piston 22 qui, monté dans un fourreau de piston 20 et présentant une partie de piston 21, prend appui contre l'autre extrémité de la tige-poussoir 17 Le pot à ressort 6 est relié à une mem- brane 23 qui est d'autre part reliée au corps de pompe infé- rieur 3 de sorte qu'une chambre intermédiaire 24, ouverte sur l'atmosphère par un orifice, se trouve étanchéifiée par rap- port au moteur thermique. Le fourreau de piston 20 et la partie supérieure 10 de la pompe sont glissés dans une enveloppe 25 en forme de récipient en tôle ou en matière plastique et reliés, au moyen de l'enveloppe 25, au corps de pompe 3. L'enveloppe 25 en forme de récipient présente le raccord d'aspiration précité 12 et forme avec un évidement 26 de la partie supérieure 10 de la pompe ladite préchambre 13 à partir de laquelle du combustible est aspiré par l'intermédi- aire de la soupape d'aspiration 14 dans la chambre de travail 11 Cette préchambre 13 est étanchéifiée par rapport à la partie supérieure de l'enveloppe par une bague torique 27 qui est placée dans une rainure périphérique de la partie supéri- eure 10 de la pompe et prend appui contre l'enveloppe en for- me de récipient La partie supérieure de cette enveloppe pré- sente un raccord de retour 28 s'étendant à partir de la tuy- auterie d'alimentation du système d'injection et un raccord de retour 29 vers le réservoir de combustible qui débouchent tous deux dans une chambre stabilisatrice 30, laquelle est formée par des évidements de la partie supérieure 10 de la pompe et du fourreau de piston 20 à l'intérieur de l'envelop- pe 25 en forme de récipient et est étanchéifiée par rapport à la partie restante de l'enveloppe par une bague torique 31 mise en place dans une rainure périphérique du fourreau de piston Un évidement 32 de la partie supérieure 10 de la pom- pe, dans lequel est refoulé le combustible s'écoulant par l'intermédiaire de la soupape de refoulement 15, est en com- munication avec la chambre stabilisatrice 30 de sorte que le combustible refoulé par l'intermédiaire de la pompe à membra- ne et le combustible refluant à partir du système d'alimenta- tion peut entrer dans la chambre stabilisatrice 30 o il peut se stabiliser et être dégazé Le gaz s'accumulant dans la chambre stabilisatrice 30 et/ou dans l'évidement du fourreau de piston 20 est, au fur et à mesure que la chambre stabili- satrice 30 se remplit, renvoyé, en passant par le raccord de retour 29, avec le combustible excédentaire dans le réservoir de combustible. Une tubulure d'aspiration 33 s'étend à partir de l'évidement du fourreau de piston 20 dans la chambre stabili- satrice 30 et donc dans l'évidement de la partie supérieure de la pompe qui communique par l'intermédiaire d'une sou- pape d'aspiration 34 avec une chambre 35 en forme de pot dis- posée au-dessus du fourreau de piston 20, laquelle chambre est étanchéifiée par une bague torique 38 serrée entre une paroi axiale 36 du fourreau de piston 20 et une paroi de fond 37 de l'enveloppe 25 en forme de récipient. La paroi de fond 37 est réalisée en forme de dôme de sorte qu'une tubulure 39 du fourreau de piston 20 peut y pénétrer sans entrer en contact avec la paroi de fond 37 de sorte que le combustible peut passer de la chambre 35 en for- me de pot dans la pompe à piston Le ressort de compression précité 8 prend appui dans une rainure périphérique 40 de la paroi de fond 37. Ce ressort de compression 8 charge le piston 22 dont la partie 21 forme une chambre de travail supérieure 41 et une chambre de travail inférieure 42 et dont la partie de guidage relativement petite 43 est guidée dans un alésage de guidage inférieur 44. La chambre de travail 42 placée au-dessous de la partie de piston 21 est en communication avec un autre évide- ment 45 du fourreau de piston 20, lequel évidement est étan- chéifié, par rapport à encore un autre évidement 47 du four- reau de piston 20, par une autre bague torique 46 placée dans une rainure périphérique du fourreau de piston 20, l'évide- ment 47 étant en communication, par un raccord de refoulement 48, avec la tuyauterie d'alimentation du système d'injection. La chambre 35 en forme de pot et l'évidement 45 communiquant avec la chambre de travail 42 communiquent entre eux par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement 49 (figure 2) et l'évidement 45 communique, par l'intermédiaire d'une autre soupape de refoulement 50 (figure 2), avec l'évidement 47 mu- ni du raccord de refoulement 48. La figure 2 montre la disposition des deux soupapes de refoulement 49, 50 dans une partie de la figure 1, repré- sentée en coupe (suivant les flèches), avec la chambre 35 en forme de pot et l'évidement 45 communiquant avec la chambre de travail supérieure 41. Le piston 22 présente un espace creux 51 dont la fonction est décrite ci-après. Lorsque le moteur thermique est en marche le pous- soir 5 est poussé dans la pompe à combustible 1 par la came, non représentée, du moteur thermique et en est expulsé par le ressort de compression 19 ou éventuellement aussi par le res- sort 8 monté dans le pot à ressort 6. De ce fait la membrane 9 est elle aussi déplacée et du combustible est aspiré, par l'intermédiaire de la soupape d'aspiration 14, dans la chambre de travail 11 et refoulé hors de celle-ci, par l'intermédiaire de la soupape de refou- lement 15, pour entrer dans l'évidement 32 qui communique avec la chambre stabilisatrice 30 Dans cette chambre stabi- lisatrice 30 entre également le combustible excédentaire re- fluant à partir de la tuyauterie d'alimentation du système d'injection et présentant encore une pression plus élevée que celle du combustible refoulé par la membrane 9 Le combusti- ble se stabilise dans la chambre stabilisatrice 30 de sorte que des fractions de gaz et d'air peuvent s'accumuler dans la partie supérieure de la chambre stabilisatrice 30 et, comme déjà indiqué, être ramenées dans le réservoir de combustible avec la quantité de combustible refluant vers ce réservoir. Le mouvement de la membrane est transmis par l'in- termédiaire de la tige-poussoir 17 et/ou par l'intermédiaire du ressort de compression 19 au piston 22 de sorte que, lors du mouvement de retour, du combustible est aspiré à partir de la chambre stabilisatrice 30, par l'intermédiaire de la tubu- lure d'aspiration 33, de la soupape d'aspiration 34 et de la chambre 35 en forme de pot, dans la chambre de travail supé- rieure 41 et, inversement, à partir de cette dernière par l'intermédiaire de la soupape de refoulement 49 dans l'évide- ment 45 Ce combustible remplit, pour une partie, la chambre de travail 42 placée sous la partie 21 du piston et s'agran- dissant lors de la course de refoulement et est, pour une au- tre partie, poussé par l'intermédiaire de la soupape de re- foulement 50 dans l'évidement 47 d'o il est refoulé, par l'intermédiaire du raccord de refoulement 48, dans la tuyau- terie d'alimentation du système d'injection. Lors du mouvement de retour de la membrane 9 et du piston 22 la quantité de combustible se trouvant dans la chambre de travail inférieure 42 est refoulée dans l'évide- ment 45 et à partir de ce dernier, par l'intermédiaire de la soupape de refoulement 50, dans l'évidement 47 qui communique avec le raccord de refoulement 48. Les dimensions de la partie 21 du piston et des chambres de travail 41 et 42 ainsi que de la partie de guida- ge 43 sont avantageusement fixées de façon à présenter entre elles un rapport tel qu'il en résulte un rapport de volume refoulé de 2: 1, c'està-dire que dans la chambre de travail supérieure 41 sont refoulées deux parties de combustible dont l'une d'entre elles est refoulée dans la chambre de travail inférieure 42 et la partie restante dans le raccord de refou- lement 48, alors que durant la course d'aspiration de la par- tie 21 du piston la partie se trouvant dans la chambre de travail inférieure 42 est refoulée dans le raccord de refou- lement 48 Grâce à cette mesure il est obtenu un refoulement de combustible, à peu près exempt d'à-coups, dans la tuyau- terie d'alimentation. Etant donné que la membrane 9 engendre lors de cha- que course de refoulement un déplacement supérieur à celui du piston 22, il est disponible lors de chaque course de refou- lement une quantité de combustible excédentaire qui n'est pas aspirée par la course du piston de sorte que du combustible excédentaire est refoulé hors de la chambre stabilisatrice , par l'intermédiaire du raccord de retour 28, vers le ré- servoir de combustible à partir duquel la chambre de travail il est remplie. L'espace creux 51 se trouvant dans le piston 22 est rempli d'air qui sert d'amortisseur de pulsations et d'accu- mulateur de pression et maintient lors des phases de renvoi du piston 22, par l'intermédiaire de la fente de pompe entre le guide 43 du piston 22 et l'alésage de guidage 44, la pres- sion de refoulement L'organe de liaison 18 inséré entre la tige-poussoir 17 et le pot à ressort 6 est de préférence mon- té de manière à pouvoir se déplacer élastiquement et/ou radi- 1 1 alement, afin de compenser des défauts d'alignement entre le mécanisme de pompe à membrane et le mécanisme de pompe à pis- ton. La tubulure d'aspiration 33 s'étend avantageusement jusqu'au voisinage du fond de la chambre stabilisatrice 30 ou de l'évidement de la partie supérieure 10 de la pompe, assu- rant ainsi que seul du combustible dégazé est aspiré dans le mécanisme de la pompe à piston. Du fait que le raccord de retour 29 en direction du réservoir de combustible se trouve à une distance préétablie de la paroi supérieure de la chambre stabilisatrice 30 ou de l'évidement du piston 20, on obtient également un espace rem- pli de gaz qui, en ce qui concerne les conditions de refoule- ment des deux mécanismes de pompage, agit comme élément d'a- mortissement et empêche des oscillations de pression de se produire. REVENDICATIONS 1 Pompe à combustible mécanique pour moteurs thermiques qui, montée sur le moteur thermique et entraînée par celui-ci, est formée d'un corps de pompe, d'un poussoir, d'une pompe à mem- brane entraînée par ce poussoir et d'une pompe à piston en- traînée également par ce dernier, les deux pompes étant mon- tées l'une derrière l'autre et la pompe à membrane fonction- nant en tant que première pompe et présentant un volume re- foulé plus important que celui de la pompe à piston, tandis qu'entre les deux pompes est montée une chambre de séparation de vapeur dans laquelle la pompe à membrane se vide et d'o la pompe à piston aspire du combustible, et qu'entre la cham- bre de séparation de vapeur et un réservoir de combustible s'étend un raccord de retour par lequel le combustible excé- dentaire s'écoule hors de la chambre de séparation de vapeur, caractérisée en ce que la pompe à piston présente, de part et d'autre d'une partie de piston ( 21), respectivement une cham- bre de travail ( 41; 42), qui présentent un rapport de volume refoulé d'environ 2 1, et en ce que la plus grande chambre de travail ( 41) refoule du combustible, par l'intermédiaire d'une soupape de refoulement ( 49), dans un évidement ( 45) qui communique directement avec la chambre de travail plus petite ( 42) et, par l'intermédiaire d'une autre soupape de refoule- ment ( 50), avec un raccord de refoulement ( 48) pour un appa- reil utilisateur. 2 Pompe à combustible selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plus grande chambre de travail ( 41) aspire du combustible à partir d'une chambre ( 35) en forme de pot af- fectant la forme d'un dôme et qui communique, par l'intermé- diaire d'une soupape d'aspiration ( 34) et d'une tubulure d'aspiration ( 33), avec une chambre stabilisatrice de combus- tible ( 30) dans laquelle la pompe à membrane refoule du com- bustible et o reflue la quantité résiduelle de combustible dont l'appareil utilisateur n'a pas besoin, une tubulure ( 39) présentant les chambres de travail ( 41, 42) faisant saillie dans la chambre ( 35) en forme de pot et la tubulure d'aspira- tion ( 33) faisant saillie, jusqu'au voisinage du fond de la chambre stabilisatrice ( 30) et/ou de l'évidement de la partie supérieure ( 10) de la pompe, dans la chambre stabilisatrice ( 30). 3 Pompe à combustible selon la revendication 2, caractérisée en ce que le piston ( 22) présente un espace creux ( 51) qui communique avec un alésage de guidage ( 44) disposé au-dessous d'une partie de guidage ( 43). 4 Pompe à combustible selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un organe de liaison ( 18) est inséré entre le méca- nisme de la pompe à membrane et le mécanisme de la pompe à piston de façon à pouvoir se déplacer élastiquement et/ou ra- dialement, afin de compenser des défauts d'alignement. Pompe à combustible selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce qu'une préchambre ( 13) présentant un raccord d'aspiration ( 12), la chambre stabili- satrice ( 30), la chambre ( 35) en forme de pot ainsi qu'un évidement ( 47) prévu à l'intérieur de l'enveloppe ( 25) en forme de récipient et présentant le raccord de refoulement ( 48) sont formés d'évidements de la partie supérieure ( 10) de la pompe ainsi que du fourreau de piston ( 20) et sont étan- chéifiés les uns par rapport aux autres par des bagues tori- ques ( 27, 31, 38 et 46). 6 Pompe à combustible selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce qu'une chambre intermé- diaire ( 24), disposée au-dessous de la pompe à membrane et qui communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un orifice, est étanchéifiée en direction du moteur thermique par une membrane ( 23).