Brevet FR2798166A1 — publié le 20010309

L'invention concerne un dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, notamment dispositif d'injection à rampe commune, comprenant une pompe de mise en circulation initiale, servant à mettre en circulation du carburant provenant d'un réservoir de carburant, une pompe à haute pression, disposée en aval de la pompe de mise en circulation initiale suivant le sens d'écoulement et comportant au moins une valve d'entrée qui s'ouvre lorsqu'une pression différentielle d'ouverture préfixée est franchie vers le haut, une conduite de balayage, qui est montée en dérivation en aval de la pompe de mise en circulation initiale et est reliée du côté sortie à la pompe à haute pression et qui sert au balayage de la pompe à haute pression au moyen du carburant, et une valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage et ne laissant passer le flux de carburant dévié dans la conduite de balayage que lorsqu'une pression différentielle d'ouverture préfixée est franchie vers le haut, afin d'accélérer l'établissement de la pression lors du démarrage du moteur à combustion interne, la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage étant supérieure à la pression d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression. Les dispositifs d'injection pour moteur à combustion interne comprennent habituellement une pompe de mise en circulation initiale qui, à partir d'un réservoir de carburant, met en circulation le carburant à injecter en le faisant passer à travers un filtre à carburant et l'envoie à une pompe à haute pression qui produit la pression d'injection nécessaire pour l'injection du carburant dans les chambres de combustion du moteur, la pompe à haute pression étant reliée, du côté sortie, dans le cas d'un dispositif d'injection à rampe commune, à un accumulateur de pression (en anglais: common rail) à partir duquel les différents injecteurs reçoivent le carburant. Il est habituellement prévu, en dérivation entre la pompe de mise en circulation initiale et la pompe à haute pression, une conduite de balayage qui, du côté sortie, est reliée au bottier de la pompe à haute pression, en vue de balayer cette pompe au moyen de carburant pendant le fonctionnement, ce qui assure un refroidissement et une lubrification de cette pompe à haute pression. Le carburant utilisé aux fins de balayage est ensuite renvoyé dans le réservoir de carburant par une conduite de retour. Ainsi qu'il est connu, un problème qui se pose dans ce cas réside dans le fait que, lors du démarrage du moteur, le carburant qui est dévié par la conduite de balayage ralentit, ou même empêche, l'établissement de la pression sur le côté aspiration de la pompe à haute pression, de sorte que le moteur ne démarre qu'avec du retard ou de ne démarre pas du tout. C'est pourquoi, dans de tels dispositifs d'injection, il est habituellement prévu, disposée dans la conduite de balayage, une valve à action différentielle de pression qui bloque le flux de carburant passant par cette conduite de balayage, jusqu'à ce que la pression de carburant du côté sortie de la pompe à haute pression ait franchi vers le haut une valeur préfixée, la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage étant supérieure à la somme de la pression différentielle d'ouverture des valves d'entrée de la pompe à haute pression et des pertes de charge dans la conduite située entre elles, de sorte que le balayage de la pompe à haute pression n'a lieu qu'une fois atteinte la pression de fonctionnement de cette pompe. La pression différentielle d'ouverture des valves d'entrée de cette pompe à haute pression est habituellement comprise entre 1,5 et 1,8 bar, tandis que la pression d'ouverture différentielle de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage est habituellement dans la fourchette comprise entre 2,0 et 2,4 bars. Un inconvénient de ce dimensionnement connu des pressions différentielles d'ouverture des valves d'entrée de la pompe à haute pression et de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage réside dans le fait qu'une pompe de mise en circulation initiale relativement puissante est nécessaire pour produire la pression de carburant nécessaire à l'ouverture des valves. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un dispositif d'injection, du type générique défini en préambule, qui permette l'utilisation d'une pompe de mise en circulation initiale à pression de sortie plus faible. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'injection, du type générique défini en préambule, caractérisé en ce que la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage est inférieure ou égale à 2 bars et la pression différentielle d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression est inférieure ou égale à 0,9 bar. En des termes légèrement différents, l'invention est basée sur l'enseignement technique général consistant à prévoir des pressions différentielles d'ouverture plus faibles pour les valves d'entrée de la pompe à haute pression et pour la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage, la pression différentielle d'ouverture des valves d'entrée de la pompe à haute pression étant, conformément à l'invention, inférieure ou égale à 0,9 bar et la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage étant inférieure ou égale à 2 bars. De préférence, la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage est comprise entre 1,0 bar et 1,3 bar, tandis que, de préférence, la pression différentielle d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression est essentiellement égale à 0,7 bar, ce qui permet avantageusement un dimensionnement optimal de la pompe de mise en circulation initiale. L'abaissement conforme à l'invention des pressions différentielles d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage et des valves d'entrée de la pompe à haute pression présente notamment l'avantage qu'il est possible d'utiliser une pompe de mise en circulation initiale moins puissante, comportant une pression de sortie plus faible, ce qui permet également d'utiliser une pompe de mise en circulation initiale électrique. Le dispositif d'injection conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - après l'ouverture, la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage ne se referme que lorsqu'est franchie vers le bas une pression préfixée de maintien à l'état ouvert, la pression de maintien à l'état ouvert étant plus faible que la pression différentielle d'ouverture, - la pompe de mise en circulation initiale est à entraînement électrique, - un étranglement est disposé dans la conduite de balayage, - il est prévu, disposée entre la pompe de mise en circulation initiale et la pompe à haute pression, une valve pouvant être commandée dont la pression de fonctionnement est supérieure aux pressions différentielles d'ouverture de la valve à action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage et la valve d'entrée de la pompe à haute pression. D'autres développements avantageux de l'invention ressortiront de la description d'un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention qui est faite ci-après en regard de la figure unique sur laquelle on voit en tant qu'exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention, un dispositif d'injection à rampe commune pour moteur à combustion interne. Le dispositif d'injection conforme à l'invention représenté à la figure unique comprend, pour la mise en circulation du carburant, une pompe de mise en circulation initiale 1 qui est entraînée mécaniquement par un arbre d'entraînement 2, cet arbre d'entraînement 2 étant accouplé rigidement à l'arbre du moteur à combustion interne. Toutefois, en variante, il est également possible d'utiliser une pompe de mise en circulation initiale à entraînement électrique, ce qui permet une commande du débit de la pompe de mise en circulation initiale indépendamment du débit de la pompe à haute pression. Du côté sortie, la pompe de mise en circulation initiale 1 est reliée à un régulateur de pression initiale qui, lors du franchissement vers le haut d'une pression de carburant préfixée du côté de sortie de cette pompe 1, renvoie vers le côté d'aspiration de la pompe une partie du carburant refoulé par celle-ci et, de ce fait, maintient dans une large mesure constante, en fonctionnement normal, la pression de carburant du côté de sortie de la pompe 1. Par ailleurs, du côté sortie, la pompe de mise en circulation initiale 1 est reliée à une pompe à haute pression 6 qui produit la pression d'injection relativement élevée nécessaire pour injecter le carburant dans les chambres de combustion du moteur. D'une manière classique, cette pompe à haute pression 6 est réalisée sous forme d'une pompe à pistons radiaux comportant trois cylindres de pompe, de sorte qu'il est possible de renoncer à une description détaillée de cette pompe 6. Du côté aval suivant le sens de l'écoulement, la pompe à haute pression 6 est reliée à un accumulateur de pression 7 (en anglais: common rail) à partir duquel plusieurs injecteurs 8.1 à 8.4 reçoivent le carburant destiné à l'injection dans les différentes chambres de combustion du moteur. Chacun des injecteurs 8.1 à 8.4 est associé à une chambre de combustion du moteur et est commandé par la voie électronique pour injecter le carburant. Pour assurer la régulation de la pression d'injection, la pompe à haute pression 6 est en outre reliée, du côté sortie, à une valve de régulation de haute pression 9 qui est commandée par une unité de commande électronique 10 (ECU = Electronic Control Unit), cette unité de commande électronique 10 mesurant la pression de carburant dans l'accumulateur de pression 7 au moyen d'un capteur de pression 11 et commandant la valve de régulation à haute pression 9 en fonction de la pression de carburant mesurée. Ainsi, lors du franchissement vers le haut d'une pression de carburant préfixée dans l'accumulateur de pression 7, la valve de régulation de haute pression 9 s'ouvre, de sorte qu'une partie du carburant refoulé par la pompe à haute pression 6 est renvoyée dans le réservoir de carburant 4. Par ailleurs, le dispositif d'injection représenté comprend, entre la pompe de mise en circulation initiale 1 et la pompe à haute pression 6, une valve de régulation de débit volumique 12 qui est commandée, également par l'unité de commande électronique 10, en fonction de la pression de carburant mesurée par le capteur de pression 11 et en fonction d'autres grandeurs d'entrée. La valve de régulation de débit volumique permet donc une commande, du côté basse pression, du flux de carburant envoyé à la pompe à haute pression 6. Il est enfin prévu, en dérivation entre la pompe de mise en circulation initiale 1 et la valve de régulation de débit volumique 12, une conduite de balayage 13 qui, du côté sortie, débouche dans le boîtier de la pompe à haute pression 6, afin de balayer le boîtier de cette pompe 6 au moyen de carburant pendant le fonctionnement normal, ce qui assure un refroidissement et une lubrification de cette pompe 6. Ensuite, le carburant utilisé aux fins de balayage quitte de nouveau la pompe à haute pression 6 et est renvoyé dans le réservoir de carburant 4 par l'intermédiaire d'une conduite de retour 14. Un étranglement 15 est disposé dans la conduite de balayage 13, en vue de limiter le flux de carburant dévié aux fins de balayage. Il est par ailleurs prévu, disposée dans la conduite de balayage 13, une valve à action différentielle de pression 16 qui ne laisse passer le flux de carburant dévié par la conduite de balayage 13 que lorsqu'est franchie vers le haut une pression de carburant préfixée à l'endroit du côté de sortie de la pompe de mise en circulation initiale 1. Il est important que la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression 16 soit supérieure à la somme de la pression différentielle d'ouverture des valves d'entrée de la pompe à haute pression 6 et des pertes de charge dans la conduite située entre elles, afin que le balayage de la pompe à haute pression 6 n'ait lieu que lorsqu'est atteinte la pression de fonctionnement de cette pompe 6. Cela est important, étant donné que, dans le cas contraire, le flux de carburant dévié par la conduite de balayage 13 retarde, ou même empêche, l'établissement de la pression du côté d'aspiration de la pompe à haute pression 6, de sorte que le moteur ne démarrerait qu'avec retard ou ne démarrerait pas du tout. Conformément à l'invention, la pression différentielle d'ouverture de la valve à l'action différentielle de pression disposée dans la conduite de balayage 13 vaut 1,0 bar, tandis que la pression différentielle d'ouverture des valves d'entrée de la pompe à haute pression 6 vaut 0,7 bar, ce qui permet un dimensionnement optimal de la pompe de mise en circulation initiale 1. Il convient par ailleurs de souligner le fait que la valve à action différentielle de pression 16 présente un comportement de commutation du type à hystérésis, étant donné qu'après l'ouverture, cette valve 16 ne se referme que pour une pression de maintien à l'état ouvert qui est plus faible et qui, dans le cas présent, vaut 0,8 bar. Cela est avantageux, étant donné qu'ainsi, en fonctionnement normal, lorsque la valve à action différentielle de pression 16 est ouverte, les pertes de charge par cette valve 16 sont réduites. En ce qui concerne sa mise en oeuvre, l'invention n'est pas limitée à l'exemple préféré de mise en oeuvre exposé précédemment. Il est au contraire possible d'imaginer un certain nombre de variantes qui, même dans le cas d'une mise en oeuvre qui est d'une nature différente dans le principe, utilise la solution représentée. REVEND I CATIONS 1. Dispositif d'injection pour moteur à combustion interne, notamment dispositif d'injection à rampe commune, comprenant une pompe de mise en circulation initiale (1), servant à mettre en circulation du carburant provenant d'un réservoir de carburant (4), une pompe à haute pression (6), disposée en aval de la pompe de mise en circulation initiale (1) suivant le sens d'écoulement et comportant au moins une valve d'entrée qui s'ouvre lorsqu'une pression différentielle d'ouverture préfixée est franchie vers le haut, une conduite de balayage (13), qui est montée en dérivation en aval de la pompe de mise en circulation initiale (1) et est reliée du côté sortie à la pompe à haute pression (6) et qui sert au balayage de la pompe à haute pression (6) au moyen du carburant, et une valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) et ne laissant passer le flux de carburant dévié dans la conduite de balayage (13) que lorsqu'une pression différentielle d'ouverture préfixée est franchie vers le haut, afin d'accélérer l'établissement de la pression lors du démarrage du moteur à combustion interne, la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) étant supérieure à la pression d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression (6), caractérisé en ce que la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) est inférieure ou égale à 2 bars et la pression différentielle d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression est inférieure ou égale à 0,9 bar. 2. Dispositif d'injection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pression différentielle d'ouverture de la valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) est comprise entre 1,0 bar et 1,3 bar et la pression différentielle d'ouverture de la valve d'entrée de la pompe à haute pression (6) est essentiellement égale à 0,7 bar. 3. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'après l'ouverture, la valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) ne se referme que lorsqu'est franchie vers le bas une pression préfixée de maintien à l'état ouvert, la pression de maintien à l'état ouvert étant plus faible que la pression différentielle d'ouverture. 4. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe de mise en circulation initiale (1) est à entraînement électrique. 5. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un étranglement (15) est disposé dans la conduite de balayage (13). 6. Dispositif d'injection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu, disposée entre la pompe de mise en circulation initiale (1) et la pompe à haute pression (6), une valve (12) pouvant être commandée dont la pression de fonctionnement est supérieure aux pressions différentielles d'ouverture de la valve à action différentielle de pression (16) disposée dans la conduite de balayage (13) et la valve d'entrée de la pompe à haute pression (6).