Brevet FR2805857A1 — publié le 20010907

Etat de la technique La présente invention concerne une pompe d'alimentation d'un système d'injection de carburant et d'une commande hydraulique de soupape pour des moteurs à combustion interne, comprenant un premier côté basse pression et un pre- mier côté haute pression, ainsi que des moyens pour transfé- rer le carburant du premier côté basse pression vers le premier côté haute pression. De telles pompes sont connues comme pompes d'injection de carburant pour des moteurs à combustion in- terne sous de multiples formes de réalisation. Sur leur côté basse pression, les pompes sont reliées au réservoir de car- burant pour le débiter par leur côté haute pression, par exemple dans un accumulateur de carburant à haute pression d'un système d'injection de carburant, dit à rampe commune ou encore dans les injecteurs du moteur à combustion interne. On connaît également des systèmes d'injection de carburant dans lesquels il y a un amplificateur de pression entre la pompe d'injection et l'injecteur ou la buse d'injection. Les exigences de plus en plus strictes concernant les valeurs des gaz d'échappement et la consommation de car- burant de moteur à combustion interne constitue une incita- tion promotrice à répondre à de telles exigences en partie contradictoires, consistant à commander les injecteurs de ma- nière hydraulique de préférence par voie électro-hydraulique. La présente invention a pour but de développer une pompe permettant à la fois d'alimenter un système d'injection de carburant avec du carburant et d'assurer une commande hydraulique de soupape avec un liquide hydraulique appelé ci-après fluide. Ce problème est résolu selon l'invention grâce à une pompe du type défini ci-dessus, caractérisée par un se- cond côté basse pression, un second côté haute pression et des moyens pour transférer un fluide du second côté basse pression vers le second côté haute pression. Avantages de l'invention La pompe selon l'invention offre l'avantage de permettre la suppression d'une seconde pompe d'alimentation et une commande hydraulique de soupape. Cela se traduit par une économie considérable, une diminution de l'encombrement et la simplification de l'étanchéité vis-à-vis de l'environnement; enfin on améliore le rendement du moteur à5 combustion interne car il suffit d'entraîner une seule pompe. L'existence de moyens pour transférer du carburant à un pre- mier côté haute pression et de moyens pour transférer un fluide à un second côté haute pression permet également d'avoir des niveaux de pression différents pour10 l'alimentation du système d'injection de carburant et de la commande hydraulique des soupapes. L'utilisation d'un fluide spécialement adapté aux exigences de la commande hydraulique de soupapes permet d'améliorer leur comportement au fonction- nement. Selon des variantes, l'invention prévoit des moyens pour transférer le carburant d'un premier côté basse pression à un premier côté haute pression et des moyens pour transférer un fluide du second côté basse pression au second côté haute pression, avec au moins un élément de pompe per- mettant ainsi d'utiliser les avantages des éléments de pompe d'injection de carburant connus selon l'état de la technique également pour une pompe selon l'invention. Selon un autre développement de l'invention, la pompe comprend un arbre d'entraînement actionnant au moins indirectement les moyens pour transférer le carburant et les moyens pour transférer le fluide. Dans ces conditions le cou- plage de la pompe et du moteur à combustion interne se fait de manière simple et fiable. Selon un autre développement de l'invention, les moyens pour transférer le carburant et/ou les moyens pour transférer le fluide sont disposés radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement. On bénéficie ainsi des avantages de la disposition radiale, connus selon l'état de la technique, pour les moyens de transfert de car- burant, qui s'appliquent ainsi également à la pompe selon l'invention. En particulier, si l'arbre d'entraînement est un arbre à excentrique, on supprime un renvoi de mouvement du ou des excentriques de l'arbre d'entraînement. Selon une autre variante de l'invention, les moyens pour transférer le carburant et les moyens pour trans- férer le fluide comprennent au moins deux éléments de pompe disposés chaque fois par groupe de deux, radialement par rap-5 port à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement et en op- position. Ainsi, l'arbre d'entraînement est libéré des efforts qui l'attaquent transversalement à l'axe longitudi- nal. On évite ainsi de solliciter l'arbre d'entraînement en flexion et on réduit de façon correspondante les efforts au10 niveau des paliers. Selon un autre développement de l'invention, le ou les éléments de pompe disposés radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement et opposés les uns aux autres des moyens pour transférer le carburant et des moyens pour transférer le fluide, sont répartis régulièrement à la périphérie de l'arbre d'entraînement. On régularise ain- si le couple que le moteur à combustion interne transmet à l'arbre d'entraînement de la pompe, ce qui diminue la solli- citation en torsion de l'arbre d'entraînement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour débiter le carburant et les moyens pour débi- ter le fluide sont écartés dans la direction de l'axe longi- tudinal de l'arbre d'entraînement. On peut ainsi prévoir un grand nombre d'éléments de pompe, ce qui est important notam- ment dans le cas de moteur à combustion interne à multiples cylindres. De plus, la séparation dans l'espace des moyens pour transférer le carburant et des moyens pour transférer un fluide crée des simplifications dans la liaison hydraulique entre le premier et le second côté basse pression et le pre- mier et le second côté haute pression. Suivant un autre développement de l'invention, la pompe est une pompe à pistons radiaux ou une pompe série de sorte que l'on peut bénéficier des avantages de ce type de pompe connus de l'état de la technique même dans la pompe se- lon l'invention. Selon un autre développement de l'invention, la régulation de débit des moyens pour transférer le carburant et/ou les moyens pour transférer le fluide sont constitués par un organe d'étranglement à aspiration prévu sur le pre- mier côté basse pression ou le second côté basse pression. Ainsi, la pompe selon l'invention fonctionne avec un bon ren- dement même dans sa plage de charge partielle.5 Selon une autre variante, la régulation de débit des moyens pour transférer le carburant et/ou des moyens pour transférer le fluide se font avec un tiroir prévu du premier côté haute pression et/ou du second côté haute pression. Cela permet de réaliser de manière simple une régulation efficace du débit. Selon un autre développement de l'invention, les moyens qui débitent ou transfèrent le fluide débitent du car- burant, ce qui réduit le nombre de liquides, et de plus les fuites internes entre les moyens pour transférer le carburant et ceux pour transférer le fluide n'ont pas ou pratiquement très peu d'influence sur le fonctionnement du moteur à com- bustion interne. Selon un autre développement de l'invention, le premier côté basse pression et le second côté basse pression ont la même alimentation en carburant. Ainsi, il suffit d'une seule pompe basse pression en amont de la pompe selon l'invention, ce qui réduit les moyens constructifs à mettre en oeuvre. Selon un autre développement de l'invention, le premier côté haute pression est relié à un accumulateur à haute pression de carburant ou à un injecteur par une liaison hydraulique. Suivant une autre caractéristique, le second cô- té haute pression est relié à une commande hydraulique de soupape de préférence une commande électro-hydraulique de soupape par une liaison hydraulique. La pompe selon l'invention peut ainsi s'intégrer dans un moteur à combustion interne équipé d'un système d'injection de carburant et d'une commande hydraulique de soupape. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re- présentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une pompe selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation d'une pompe selon l'invention avec une dispo- sition radiale des éléments de pompe, - la figure 3 est une'vue schématique d'un troisième exemple de réalisation d'une pompe selon l'invention selon une construction du type série. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un premier exemple de réalisa- tion d'une pompe 1 selon l'invention. La pompe 1 comprend 0o deux paires d'éléments de pompe 3 et 5. Les éléments de pompe 3 débitent du carburant à partir d'un réservoir à carburant 7 par un organe d'étranglement d'aspiration 9, commandé, pour fournir le carburant à un système d'alimentation en carburant non représenté (KVS) pour un moteur à combustion interne qui n'est pas non plus représenté. Les éléments de pompe 3 et/ou peuvent être des éléments de pompe connus de l'état de la technique et comportant des pistons. Un premier côté basse pression 11 des éléments de pompe 3 est relié hydrauliquement au réservoir à carburant 7. Un premier côté haute pression 13 des éléments de pompe 3 est relié hydrauliquement au système d'alimentation en carburant non représenté. Sur le premier côté haute pression 13 on a la pression PKVS. Entre la pompe 1 et le système d'alimentation en carburant non représenté, on a un premier clapet antire- tour 15 qui interdit le retour du carburant du système d'alimentation vers la pompe 1. Les éléments de pompe 3 sont actionnés par une double came 17 à un arbre d'entraînement 19 de la pompe 1. Dans la position représentée de la double came 17, les élé- ments de pompe 3 se trouvent au début de leur course de transfert. Dès que l'arbre d'entraînement 19 tourne, la dou- ble came 17 déplace le piston 21 de l'élément de pompe 3 vers l'extérieur et débite ainsi le carburant vers le premier côté haute pression 13. La condition est toutefois d'éviter un re- tour de carburant à partir des éléments de pompe 3 vers le réservoir 7. Pour cela on prévoit un clapet antiretour non représenté ou encore un organe d'étranglement d'aspiration 9, commandé, que l'on ferme lorsqu'on souhaite que l'élément de pompe 3 débite du carburant. Le débit nécessaire des éléments de pompe dépend du régime, du niveau de pression demandé par le système d'alimentation en carburant et de la consommation en carburant du moteur à combustion interne.5 Des éléments de pompe 5 sont décalés à 90 par rapport aux éléments de pompe 3; ces éléments de pompe 5 as- surent l'alimentation en fluide de la commande hydraulique de soupape, non représentée et en particulier de la commande électro-hydraulique de soupape (EHVS). Dans l'exemple de réa- lisation de la figure 1, le fluide de la commande électro- hydraulique de soupape est également du carburant. C'est pourquoi des éléments de pompe 5 aspirent par leur second cô- té basse pression 23 également du carburant du réservoir à carburant 7 et le débitent par leur second côté haute pres- sion vers la commande de soupape, électro-hydraulique non re- présentée en fournissant la pression PEHVS. Pour éviter un retour de carburant à partir des éléments de pompe 5 vers le réservoir 7 il est prévu un second clapet antiretour 27. Pour alimenter en carburant des éléments de pompe 3 et 5 quelles que soient les conditions de fonctionnement, il est prévu une pompe basse pression 29 entre la pompe 1 et le réservoir à carburant 7. Pour éviter le retour de carbu- rant de la commande électro-hydraulique de soupape vers des éléments de pompe 5, il est prévu un troisième clapet antire- tour 31. La régulation de débit des éléments de pompe 5 se fait par l'intermédiaire d'un tiroir commandé 33 qui suivant la position, relie les éléments de pompe 5 à la commande électro-hydraulique de soupape, ou à un retour de carburant 35. Comme les éléments de pompe 3, 5 sont décalés d'un angle de 90 , l'arbre d'entraînement 19 est sollicité de manière relativement régulière au cours d'une rotation. On peut encore améliorer la régularité de la charge appliquée à l'arbre si à la place de deux éléments de pompe 3 et de deux éléments de pompe 5, on répartit par exemple chaque fois trois ou plus d'éléments de pompe régulièrement autour de l'arbre d'entraînement 19. Le montage en parallèle des élé- ments de pompe 3 et le montage en parallèle des éléments de pompe 5 assurent qu'aucune force radiale ou que seulement des forces radiales négligeables soient appliquées par les élé- ments de pompe 3, 5 sur l'arbre d'entraînement 19. La figure 2 montre un autre mode de réalisation d'une pompe 1 selon l'invention selon une représentation for- tement simplifiée. L'arbre d'entraînement 19 comporte deux segments excentrés qui agissent chaque fois par l'intermédiaire d'un anneau excentré 37, 39 d'une façon non détaillée sur les éléments de pompe 3 et 5. Les anneaux ex- centrés 37, 39 ne tournent pas avec l'arbre d'entraînement 19. Cela améliore la transmission des efforts entre l'arbre d'entraînement 19 et le piston non représenté des éléments de pompe 3 et 5. Dans le second exemple de réalisation on a cha- que fois trois éléments de pompe 3 et 5. Les éléments de pompe 3 et 5 sont disposés chaque fois radialement par rap- port à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 19; tou- tefois, ils sont écartés dans la direction de l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 19. Cela permet de disposer de plus d'éléments de pompe 3 et 5 autour de l'arbre d'entraînement 19. De plus, la séparation des éléments de pompe 3 et dans l'espace permet une meilleure étanchéité et un guidage plus simple du carburant ou du fluide dans la pompe 1. Enfin, la course des éléments de pompe 3 et 5 peut être différente en choisissant une excentricité différente pour les segments excentrés de l'arbre d'entraînement 19. Cela peut être avan- tageux si les débits et/ou les niveaux de pression du système d'alimentation en carburant et de la commande électro- hydraulique des soupapes sont très différents. Toutefois, pour une même course des éléments de pompe 3 et 5, on peut également avoir des niveaux de pression différents sur le premier côté haute pression des éléments de pompe 3 et le se- cond côté haute pression des éléments de pompe 5. La liaison des éléments de pompe 3 et 5 avec le réservoir à carburant non représenté et le système d'alimentation en carburant ou la commande électro-hydraulique des soupapes n'est pas repré- sentée à la figure 2. La figure 3 montre un troisième exemple de réali- sation d'une pompe 1 selon l'invention suivant une représen- tation fortement simplifiée. Un élément de pompe 3 et un élément de pompe 5 sont disposés écartés l'un de l'autre dans la direction de l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 19. Leur premier côté basse pression 11 et leur second côté basse pression 23 sont reliés par des organes d'étranglement à aspiration 9 et une pompe basse pression 29 avec le réser- voir à carburant non représenté. Le premier côté haute pres- sion 13 de l'élément de pompe 3 fournit du carburant au système d'alimentation en carburant non représenté. Le second côté haute pression 25 de l'élément de pompe 5 fournit du carburant à la commande électrohydraulique de soupape qui n'est pas non plus représentée. L'arbre d'entraînement 19 comprend une première came 41 avec trois bossages et une se- conde came 43 avec également trois bossages. Les bossages de la première came 41 et ceux de la seconde came 43 sont chaque fois décalés de 60 ce qui régularise le couple d'entraînement de l'arbre 19. Comme la première came 41 et la seconde came 43 ont chacune trois bossages, les éléments de pompe 3 et 5 exécutent trois courses de débit à chaque rota- tion de l'arbre d'entraînement 19. Il est clair que l'on peut utiliser également d'autres éléments de pompe 3 et 5 non re- présentés, en série et les entraîner chaque fois à l'aide de cames non représentées portées par l'arbre d'entraînement 19. On bénéficie ainsi des avantages d'une construction en série pour la pompe selon l'invention. On peut également envisager des formes de réali- sation de la pompe de l'invention comme pompe à pistons axiaux ou pompe série. Dans ces constructions on régularise le couple de torsion agissant sur l'arbre d'entraînement par un décalage des cames de l'arbre d'entraînement dans le sens de rotation, comme pour le vilebrequin du moteur à combustion interne. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Pompe d'alimentation d'un système d'injection de carbu- rant et d'une commande hydraulique de soupape pour des mo- teurs à combustion interne, comprenant un premier côté basse pression (11) et un premier côté haute pression (13), ainsi que des moyens (3) pour transférer le carburant du premier côté basse pression (11) vers le premier côté haute pression (13), caractérisée par un second côté basse pression (23), un second côté haute pression (25) et des moyens (5) pour transférer un fluide du second côté basse pression (23) vers le second côté haute pression (25). 2 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour transférer le carburant du premier côté basse pression (11) vers le premier côté haute pression (13) com- prennent au moins un élément de pompe (3). 3 ) Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour transférer le fluide du second côté basse pression (23) vers le second côté haute pression (25) com- prennent au moins un élément de pompe (5). 4 ) Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pompe (1) comprend un arbre d'entraînement (19) actionnant au moins indirectement les moyens (3) pour transférer le car- burant et les moyens (5) pour transférer le fluide. ) Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens (3) pour transférer le carburant et/ou les moyens (5) pour transférer le fluide sont disposés radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement (19). 6 ) Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens (3) pour transférer le carburant et les moyens (5) pour transférer le fluide comprennent au moins deux éléments de pompe (3, 5) disposés chaque fois par groupe de deux, ra- dialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement (13) et en opposition. 7 ) Pompe selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que le ou les éléments de pompe (3, 5) disposés radialement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement (19) et opposés les uns aux autres des moyens pour transférer le carburant et des moyens pour transférer le fluide, sont ré- partis régulièrement à la périphérie de l'arbre d'entraî- nement. 8 ) Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens (3) pour débiter le carburant et les moyens (5) pour débiter le fluide sont écartés dans la direction de l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement (19). 9 ) Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pompe (1) est une pompe à pistons radiaux. ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe (1) est une pompe à pistons axiaux ou une pompe sé- rie. 11 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la régulation de débit des moyens (3) pour transférer le car- burant et/ou les moyens (5) pour transférer un fluide sont constitués par un organe d'étranglement à aspiration (9) pré- l1 vu sur le premier côté basse pression (11) ou le second côté basse pression (23). 12 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la régulation de débit des moyens (3) pour transférer le car- burant et/ou des moyens (5) pour transférer le fluide se font avec un tiroir (33) prévu du premier côté haute pression(13) et/ou du second côté haute pression (25). 13 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (5) qui transfèrent le fluide assurent le trans- fert de carburant. 14 ) Pompe selon la revendication 13, caractérisée en ce que le premier côté basse pression (11) et le second côté basse pression (23) ont la même alimentation en carburant (7). ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier côté haute pression (13) est relié à un accumula- teur à haute pression de carburant ou à un injecteur par une liaison hydraulique. 16 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second côté haute pression (25) est relié à une commande hydraulique de soupape de préférence une commande électro- hydraulique de soupape par une liaison hydraulique.