Brevet FR2845132A1 — publié le 20040402

POMPE A CARBURANT HAUTE PRESSION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention est relative à une pompe à carburant haute 5 pression pour moteur à combustion interne, en particulier à un clapet de refoulement disposé dans un passage de refoulement pour refouler du carburant mis sous pression dans une chambre de pompage. A titre d'exemple de technique antérieure, une pompe à carburant haute pression est proposée dans la publication de brevet japonais non examinée n0 10 2000-240 531. La pompe à carburant haute pression comporte un piston pour mettre sous pression du carburant entraîné dans une chambre de pompage, un passage de refoulement pour refouler le carburant à haute pression depuis la chambre de pompage, un clapet de refoulement disposé dans le passage de refoulement, etc. Le carburant entramé dans la chambre de pompage est mis sous pression lors d'une 15 course montante du piston. Si la pression du carburant surpasse la pression de fermeture du clapet de refoulement, le clapet de refoulement s'ouvre et le carburant à haute pression refoulé depuis la chambre de pompage est envoyé à une rampe commune. Le clapet de refoulement comporte un obturateur à bille 100, comme 20 représenté sur la figure 8. Le clapet à bille 100 est poussé par un ressort 130 contre une surface de siège conique 120 formée dans un passage de refoulement 110. Le ressort 130 détermine la pression de fermeture du clapet. Dans la pompe à carburant haute pression selon la technique antérieure, une position de l'obturateur à bille du clapet de refoulement pendant 25 l'alimentation sous pression en carburant est déterminée, en fonction d'un équilibre d'écoulement autour du ressort et de l'obturateur à bille. Par conséquent, pendant une période de fonctionnement à faible vitesse d'écoulement et à faible débit comme lors d'une période de fonctionnement au ralenti, l'écoulement autour de l'obturateur à bille risque de devenir irrégulier et le comportement de l'obturateur à bille risque de 30 devenir instable. De ce fait, un bruit anormal comme un sifflement risque d'être produit. Par conséquent, la présente invention vise à réaliser une pompe à carburant haute pression apte à réduire le bruit anormal produit lorsqu'un clapet de refoulement est ouvert. Selon un aspect de la présente invention, un clapet de refoulement a une surface de siège conique formée dans un passage de refoulement, un obturateur à bille, qui ferme le passage de refoulement lorsque l'obturateur à bille vient reposer sur une partie de siège de la surface de siège, et un ressort pour pousser l'obturateur à 5 bille dans le sens de la fermeture du clapet. Le passage de refoulement est pourvu d'une deuxième surface conique en amont de la partie de siège de la surface de siège. La seconde surface conique a un angle de conicité plus petit que celui de la surface de siège. La seconde surface conique formée en amont de la partie de siège 10 sert de surface de guidage pour guider le carburant jusqu'à la surface de siège. Par conséquent, lorsque le carburant refoulé depuis la chambre de pompage arrive sur la surface de siège, la direction d'écoulement du carburant ne change pas brusquement et il est possible d'empêcher l'apparition d'un écoulement irrégulier autour de l'obturateur à bille. De la sorte, il est possible d'empêcher l'apparition d'un bruit 1 5 anormal. Des caractéristiques et avantages de formes de réalisation apparaîtront clairement, ainsi que des modes de fonctionnement et la fonction des organes correspondants, à l'examen de la description détaillée ci-après et des dessins qui font tous partie de la présente demande. Sur les dessins: La figure 1 est une vue schématique représentant une pompe à carburant haute pression selon une première forme de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe transversale représentant un clapet de refoulement selon la première forme de réalisation; La figure 3 est une vue en coupe transversale représentant un clapet de refoulement selon une deuxième forme de réalisation de la présente invention; La figure 4 est une vue en coupe transversale représentant un clapet de refoulement selon une troisième forme de réalisation de la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe transversale représentant un clapet 30 de refoulement selon une quatrième forme de réalisation de la présente invention; La figure 6 est un graphique illustrant une relation entre la rugosité de la surface de siège et le niveau de pression sonore; La figure 7 est un graphique illustrant une relation entre la rectitude de la surface de siège et le niveau de pression sonore; La figure 8 est une vue en coupe transversale représentant un clapet de refoulement selon une technique voisine. (Première forme de réalisation) Considérant la figure 1, il y est représenté une pompe 1 à carburant haute pression selon la première forme de réalisation de la présente invention. La pompe 1 à carburant haute pression est utilisée, par exemple, dans un système d'injection de carburant du type à accumulation d'un moteur diesel. Comme représenté sur la figure 1, la pompe 1 à carburant haute pression comprend un arbre 2 10 à cames, une came 3 à excentrique, des pistons 5, un passage d'aspiration 9, un régulateur de débit 10, des clapets d'aspiration 11, un passage de refoulement 12, des clapets de refoulement 13, etc. Le moteur fait tourner l'arbre 2 à cames. La came 3 à excentrique tourne conjointement avec l'arbre 2 à cames. Le piston 5 va et vient dans un cylindre 4 en fonction de la rotation de la came 3 à excentrique. Le passage 15 d'aspiration 9 sert à introduire, dans une chambre de pompage 8 du cylindre 4, du carburant entraîné par une pompe d'alimentation 6 depuis un réservoir 7 de carburant. Le régulateur 10 de débit est disposé dans le passage d'aspiration 9. Le clapet d'aspiration 11 ouvre ou ferme le passage d'aspiration 9. Le carburant haute pression mis sous pression dans la chambre de pompage 8 est refoulé via le passage 20 de refoulement 12. Le clapet de refoulement 13 est disposé dans le passage de refoulement 12. On va maintenant expliquer le fonctionnement de la pompe 1 à carburant haute pression. Si le clapet d'aspiration 11 ouvre le passage d'aspiration 9 lors d'une 25 course descendante (vers l'arbre 2) du piston 5, le carburant entraîné par la pompe d'alimentation 6 est entraîné jusque dans la chambre de pompage 8 via le passage d'aspiration 9. Le régulateur 10 de débit régule le débit du carburant envoyé dans la chambre de pompage 8. Ensuite, si le clapet d'aspiration 11 ferme le passage d'aspiration 9 30 lors d'une course montante du piston 5, (s'éloignant de l'arbre 2) le carburant entraîné dans la chambre de pompage 8 est mis sous pression. Si la pression du carburant surpasse la pression de fermeture du clapet de refoulement 13, le carburant haute pression ouvre le clapet de refoulement 13. Ainsi, le carburant haute pression est refoulé via le passage de refoulement 12 et est fourni sous pression à une rampe 35 commune. Comme représenté sur la figure 2, le clapet de refoulement 13 de la première forme de réalisation a une surface de siège conique 14 formée dans le passage de refoulement 12, une obturateur à bille 15, qui ferme le passage de refoulement 12 lorsque le clapet à bille 15 vient reposer sur une partie de siège de la 5 surface de siège 14, et un ressort 16 pour pousser l'obturateur à bille 15 dans une direction de fermeture du clapet. Une seconde surface conique 17 est formée dans le passage de refoulement 12 en amont de la partie de siège (représentée par une zone "A" sur la figure 2) de la surface de siège 14. La seconde surface conique 17 a un angle de 10 conicité plus petit que celui de la surface de siège 14. La seconde surface conique 17 formée en amont de la partie de siège sert de surface de guidage pour guider le carburant jusqu'à la surface de siège 14. Ainsi, lorsque le carburant refoulé depuis la chambre de pompage 8 arrive à la surface de siège 14, la direction d'écoulement du carburant ne change pas 15 brusquement, mais change progressivement. Par conséquent, le régime d'écoulement du carburant en amont de la partie de siège est amélioré. De ce fait, on empêche la création d'un écoulement irrégulier du carburant autour de l'obturateur à bille 15 et on empêche l'apparition d'un bruit anormal. (Deuxième forme de réalisation) En référence à la figure 3, on va maintenant expliquer un clapet de refoulement 13 selon la deuxième forme de réalisation. Le clapet de refoulement 13 selon la deuxième forme de réalisation a une surface de siège conique 14 formée dans un passage de refoulement 12, un obturateur à bille 15, qui ferme le passage de refoulement 12 lorsque l'obturateur à 25 bille 15 repose sur une partie de siège (une zone "A" sur la figure 3) de la surface de siège, et un ressort 16 pour pousser l'obturateur à bille 15 dans une direction de fermeture du clapet. Une partie 18 de grand diamètre ayant un diamètre agrandi est formée en amont de la partie de siège de la surface de siège 14. Dans la structure ci-dessus, le diamètre du passage est agrandi en amont de la partie de siège. Par conséquent, la vitesse d'écoulement du carburant refoulé depuis la chambre de pompage 8 diminue au niveau de la partie 18 de grand diamètre. En comparaison avec le clapet de refoulement selon la technique antérieure, la distance entre un "coin" amont de la surface de siège 14 (une limite 35 entre la surface de siège 14 et la partie 18 de grand diamètre) et la partie de siège est réduite. Plus particulièrement, le coin amont de la surface de siège 14 s'approche de l'obturateur à bille 15. Par conséquent, le carburant, dont la vitesse d'écoulement est ralentie, heurte la surface de l'obturateur à bille 15 puis le carburant s'écoule dans un espace entre la surface de siège 14 et l'obturateur à bille 15. De ce fait, le régime 5 d'écoulement du carburant en amont de la partie de siège est amélioré et on empêche la création d'un écoulement irrégulier du carburant autour de l'obturateur à bille 15. Ainsi, on empêche l'apparition d'un bruit anormal. (Troisième forme de réalisation) En référence à la figure 4, on va maintenant expliquer un clapet de refoulement 13 selon la troisième forme de réalisation. Le clapet de refoulement 13 selon la troisième forme de réalisation a une surface de siège conique 14 formée dans un passage de refoulement 12, un obturateur à bille 15, qui ferme le passage de refoulement 12 lorsque l'obturateur à 15 bille 15 repose sur une partie de siège de la surface de siège 14, et un ressort 16 pour pousser l'obturateur à bille 15 dans une direction de fermeture du clapet. Une partie chanfreinée R est formée dans un coin amont de la surface de siège 14, comme représentée sur la figure 4. Dans la structure ci-dessus, la forme du coin amont de la surface de 20 siège 14 change progressivement dans la direction d'écoulement du carburant. Par conséquent, lorsque le carburant refoulé depuis la chambre de pompage 8 arrive sur la surface de siège 14, la direction d'écoulement du carburant ne change pas brusquement mais change progressivement. De ce fait, on empêche la création d'un écoulement irrégulier du carburant autour de l'obturateur à bille 15 et on empêche 25 l'apparition d'un bruit anormal. (Quatrième forme de réalisation) En référence à la figure 5, on va maintenant expliquer un clapet de refoulement 13 selon la quatrième forme de réalisation. Le clapet de refoulement 13 selon la quatrième forme de réalisation a 30 une surface de siège conique 14 formée dans un passage de refoulement 10, un obturateur à bille 15, qui ferme le passage de refoulement 12 lorsque l'obturateur à bille 15 repose sur une partie de siège de la surface de siège 14, et un ressort 16 pour pousser l'obturateur à bille 15 dans une direction de fermeture du clapet. La surface de siège 14 est formée de façon que sa rugosité 35 superficielle en amont de la partie de siège soit égale ou inférieure à la valeur préconisée par la norme industrielle japonaise Rz.7.2, et que sa rectitude en amont de la partie de siège soit égale ou inférieure à 5 micromètres. La rectitude est définie comme un écart d'une partie droite par rapport à une ligne géométrique droite. Pour assurer l'étanchéité à l'air du clapet de refoulement 13, la 5 surface de siège 14 doit être réalisée avec un certain degré de précision de la rugosité superficielle et de la rectitude. Par exemple, la rugosité de surface doit être égale ou inférieure à Rz. 12 et la rectitude doit être égale ou inférieure à 12 micromètres. Il peut arriver que la rugosité superficielle et la rectitude de la surface de siège 14 en amont de la partie de siège affectent l'apparition du bruit 10 anormal. Une relation entre la rugosité superficielle ou la rectitude de la surface de siège 14 et un niveau de seuil de pression sonore, au-dessus duquel apparaît le bruit anormal, a été déterminée par expérimentation. Le résultat de l'expérimentation est illustré sur les graphiques des figures 6 et 7. Comme représenté sur les figures 6 et 7, en établissant la rugosité 15 superficielle à Rz 7.2 ou moins et en établissant la rectitude St à 5 micromètres ou moins, le niveau de pression sonore (NPS) a pu être limité à une valeur inférieure au niveau de seuil de pression sonore de 75 dB, au-dessus duquel apparaît le bruit anormal. REVENDICATIONS 1. Pompe (1) à carburant haute pression ayant un clapet de refoulement (13), qui est disposé dans un passage de refoulement (12) pour refouler du carburant mis sous pression dans une chambre de pompage (8) et s'ouvre lorsque la pression du carburant dans la chambre de pompage (8) augmente au-delà d'une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que le clapet de refoulement (13) a une surface de siège conique (14) formée dans le passage de refoulement (12), une obturateur à bille (15) qui ferme le passage de refoulement (12) lorsque l'obturateur à bille (15) repose sur une partie de siège de la surface de siège (14), et un ressort (16) pour pousser l'obturateur à bille (15) dans une direction de fermeture du clapet, et le passage de refoulement (12) est pourvu d'une seconde surface conique (17) en amont de la partie de siège de la surface de siège (14), la seconde surface conique (17) ayant un angle de conicité plus petit que celui de la surface de siège (14). 2. Pompe (1) à carburant haute pression ayant un clapet de refoulement (13), qui est disposé dans un passage de refoulement (12) pour refouler du carburant mis sous pression dans une chambre de pompage (8) et s'ouvre lorsque la pression du carburant dans la chambre de pompage (8) augmente au-delà d'une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que le clapet de refoulement (13) a une surface de siège conique (14) formée dans le passage de refoulement (12), une obturateur à bille (15) qui ferme le passage de refoulement (12) lorsque l'obturateur à bille (15) repose sur une partie de siège de la surface de siège (14), et un ressort (16) pour pousser l'obturateur à bille (15) dans une direction de fermeture du clapet, et le passage de refoulement (12) est pourvu d'une partie (18) de grand diamètre ayant un diamètre de passage agrandi, en amont de la partie de siège de la surface de siège (14). 3. Pompe (1) à carburant haute pression ayant un clapet de refoulement (13), qui disposé dans un passage de refoulement (12) pour refouler du carburant mis sous pression dans une chambre de pompage (8) et s'ouvre lorsque la pression du carburant dans la chambre de pompage (8) augmente au-delà d'une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que le clapet de refoulement (13) a une surface de siège conique (14) formée dans le passage de refoulement (12), une obturateur à bille (15), qui ferme le passage de refoulement (12) lorsque l'obturateur à bille (15) repose sur une partie de siège de la surface de siège (14), et un ressort (16) pour pousser l'obturateur à bille (15) dans une direction de fermeture du clapet, et le passage de refoulement (12) est pourvu d'une partie chanfreinée dans un coin amont de la partie de siège de la surface de siège (14). 4. Pompe (1) à carburant haute pression ayant un clapet de refoulement (13), qui est disposé dans un passage de refoulement (12) pour refouler 20 du carburant mis sous pression dans une chambre de pompage (8) et s'ouvre lorsque la pression du carburant dans la chambre de pompage (8) augmente au-delà d'une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que le clapet de refoulement (13) a une surface de siège conique (14) formée dans le passage de refoulement (12), une obturateur à bille (15), qui ferme le 25 passage de refoulement (12) lorsque l'obturateur à bille (15) repose sur une partie de siège de la surface de siège (14), et un ressort (16) pour pousser l'obturateur à bille (15) dans une direction de fermeture du clapet, et la surface de siège (14) est formée de façon que la rugosité superficielle de la surface de siège (14) en amont de la partie de siège soit égale ou 30 inférieure à la valeur préconisée par la norme industrielle japonaise Rz 7.2 et que la rectitude de la surface de siège (14) en amont de la partie de siège soit égale ou inférieure à 5 micromètres.