Brevet FR2848256A1 — publié le 20040611

DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DES ONDES DE PRESSION POUR SYSTEME D'INJECTION DE CARBURANT DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un système d'injection de carburant sous pression pour un moteur à combustion interne. Plus précisément, l'invention se rapporte à un système d'injection de carburant comprenant une 15 rampe commune de distribution de carburant (de l'anglais " common rail "), cette rampe de distribution étant d'une part reliée à une pompe haute pression, et d'autre part à une pluralité d'injecteurs de carburant, chacun d'entre eux coopérant avec une chambre de 20 combustion associée. Par ailleurs, la présente invention concerne également un dispositif d'amortissement des ondes de pression destiné à équiper un tel système d'injection. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Lors de la mise en oeuvre d' un système d'injection à rampe commune de distribution, un problème bien connu de l'art antérieur concerne l'apparition d'ondes de pression dans le circuit de 30 carburant haute pression, celles-ci étant responsables B 14204 AP d' interactions extrêmement néfastes entre les diverses injections se traduisant directement par une mauvaise maîtrise de la quantité de carburant introduite dans la chambre de combustion associée à l'injecteur. En raison de la présence d'un tel inconvénient, la mise au point des moteurs pendant la phase de développement est difficilement réalisable, et le comportement de ces derniers est susceptible d'évoluer au cours temps. Une solution connue dans l'état de la 10 technique consiste à insérer un ou plusieurs dispositifs d'amortissement des ondes de pression sur les conduits d'injection reliés aux injecteurs du système, afin de créer des pertes de charge destinées à réduire les fluctuations de pression résultant des 15 injections antérieurement réalisées. Cette technique d'amortissement des ondes de pression par pertes de charge est notamment décrite dans le document FR-A-2 818 732. Bien que cette solution réponde de manière 20 relativement satisfaisante aux besoins spécifiques des systèmes d'injection à rampe commune de distribution de carburant, elle présente néanmoins certains inconvénients. En effet, le dimensionnement du clapet 25 présente des difficultés majeures dans la mesure o ce dernier doit disposer d'une inertie suffisamment faible afin de pouvoir suivre les ondes de pression. De plus, un tel dispositif est également confronté à un problème de fiabilité nonnégligeable, en raison de la forte 30 sollicitation mécanique subit par le clapet anti- B 14204 AP retour, dont les risques de rupture du ressort dus à la fatigue restent considérables. EXPOS DE L'INVENTION La présente invention a pour bt de 5 proposer un dispositif d'amortissement des ondes de pression présentant une efficacité satisfaisante en termes d'affaiblissement des interactions survenant entre des injections successives, tout en n'engendrant que de faibles pertes de performances du moteur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif d'amortissement des ondes de pression destiné à équiper un système d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, à rampe commune de distribution de carburant, le dispositif comprenant des 15 moyens de restriction aptes à engendrer des pertes de charge dans le système d'injection lorsqu'ils sont traversés par le carburant en écoulement. Selon l'invention, les moyens de restriction sont réalisés de telle sorte que les pertes de charge provoquées par 20 l'écoulement du carburant à travers ces moyens de restriction en direction de la pompe haute pression sont supérieures aux pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à travers ces mêmes moyens de restriction en direction d'au moins un des injecteurs 25 du système d'injection. Avantageusement, la conception du dispositif selon l'invention, et plus spécifiquement de ses moyens de restriction, permet de générer des pertes de charge différentes suivant le sens d'écoulement du 30 carburant dans le système d'injection, ces pertes de charge étant inférieures lors des phases d'injection de B 14204 AP carburant visant à expulser ce dernier en direction d'un injecteur du système. L'invention a en outre pour objet un système d'injection de carburant sous pression pour 5 moteur à combustion interne, à une rampe commune de distribution de carburant, comprenant une pluralité d'injecteurs. Selon l'invention, le système comprend en outre au moins un dispositif d'amortissement des ondes de pression tel que celui également objet de la 10 présente invention et décrit ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels; - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'amortissement des ondes, selon un premier mode de réalisation préféré de 20 la présente invention, - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'amortissement des ondes, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, - la figure 3 représente une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 représente une vue en coupe similaire à celle représentée sur la figure 2, lorsque le carburant s'écoule en direction d'un injecteur du 30 système d'injection, B 14204 AP - la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'amortissement des ondes, selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, et - la figure 6 représente une vue en coupe similaire à celle représentée sur la figure 5, lorsque le carburant s'écoule en direction d'un injecteur du système d' injection. EXPOS D TAILL DE MODES DE REALISATION PREF RES En référence à la figure 1, il est représenté un dispositif d'amortissement 114 des ondes de pression, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Le dispositif 114 peut prendre place 15 sensiblement aux mêmes emplacements que ceux occupés par les dispositifs d'amortissement de l'art antérieur, à savoir sur les conduits d'injection, à proximité de la rampe commune de distribution et de ses orifices de sortie. Bien entendu, le dispositif d'amortissement 114 peut également être agencé et adapté afin d'équiper directement un des orifices de sortie de la rampe commune de distribution, l'orifice d'entrée de cette même rampe commune, le conduit d'alimentation, ou 25 encore l'orifice de sortie de la pompe haute pression. En d'autres termes, le dispositif peut être disposé en aval et/ou en amont de la rampe commune du système d'injection. Le dispositif d'amortissement 114 est 30 interposé entre deux tronçons 16a et 16b d'un conduit d'injection, le dispositif 114 étant par exemple B 14204 AP assemblé par soudage à ces divers tronçons 16a et 16b de section intérieure similaire. Dans ce premier mode de réalisation préféré de la présente invention, le dispositif d'amortissement 5 114 des ondes de pression comprend des moyens de restriction prenant la forme d'au moins un gicleur dissymétrique 116, et de préférence un seul. Ce gicleur dissymétrique 116 comporte un premier profil 118 et un second profil 120, ces derniers étant séparés par une 10 zone de jonction 122 de faible section. Comme on peut l'apercevoir sur la figure 1, les premier et second profils 118 et 120 sont disposés de manière à être respectivement en contact avec les tronçons supérieur et inférieur 16a et 16b. De préférence, le premier profil 118 est de forme sensiblement conique, tandis que le second profil 120 est de forme sensiblement droite. De plus, on peut prévoir que la forme droite du type alésage classique du second profil 120 dispose d'une section intérieure 20 sensiblement identique à la section intérieure du tronçon inférieur 16b, et largement supérieure à la section de la zone de jonction 122. Par ailleurs, la forme conique du premier profil 118 est réalisée, de sorte que la portion la plus large du cône se situe en 25 contact avec le tronçon supérieur 16a, et de sorte que la portion la plus étroite du cône se situe en contact de la zone de jonction 122. En outre, dans ce premier mode réalisation préféré de la présente invention, la portion la plus large du cône dispose d'une section 30 sensiblement identique à la section intérieure du tronçon supérieur 16a, et la portion la plus étroite du B 14204 AP cône dispose d'une section sensiblement identique à la section de la zone de jonction 122, celle-ci prenant par exemple la forme d'un simple alésage. Ainsi, lorsque le carburant s'écoule à 5 travers le gicleur 116. en direction de la pompe haute pression du système d'injection (flèche A), il subit des pertes de charge dues à la rupture nette de section entre le second profil 120 et la zone de jonction 122. Comme ceci est visible sur la figure 1, la rupture de 10 section est matérialisée par une surface 124 sensiblement plane et annulaire, perpendiculaire à un axe principal longitudinal 126 du dispositif d'amortissement 114. D'autre part, lorsque le carburant s'écoule 15 à travers le gicleur 116 en direction d'un injecteur du système d'injection (flèche B), il subit des pertes de charge dues à la rupture progressive de section s'opérant tout le long du premier profil 118, de forme sensiblement conique. En raison de la dissymétrie pratiquée sur le gicleur 116, les pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à travers ce gicleur 116 dans la direction représentée par la flèche A sont supérieures aux pertes de charge provoquées par 25 l'écoulement du carburant à travers ce même gicleur 116 dans la direction représentée par la flèche B. De cette façon, le gicleur dissymétrique 116 proposé, facilement réalisable d'une seul pièce par usinage, procure une efficacité satisfaisante en termes 30 d'affaiblissement des interactions survenant entre des injections successives de carburant, dans le sens o B 14204 AP les pertes de charge observées lors de 1' écoulement du carburant dans la direction représentée par la flèche A peuvent être relativement importantes. En outre, le gicleur 116 n'engendre que de très faibles pertes de 5 performances du moteur, dans la mesure o les pertes de charge observées lors de l'écoulement du carburant dans la direction représentée par la flèche B peuvent être suffisamment faibles pour limiter considérablement les pertes de débit d'injection à haute pression. Naturellement, les dimensions et la forme particulière des premier et second profil 118,120 et de la zone de jonction 122 du gicleur dissymétrique 116, peuvent être adaptées en fonction des diverses pertes de charge désirées. En référence aux figures 2 à 4, il est représenté un dispositif d'amortissement 214 des ondes de pression, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention. En référence aux figures 2 et 3, le 20 dispositif d'amortissement 214 des ondes de pression comporte des moyens de restriction comprenant un élément déformable 216 du type membrane en matériau souple, cette membrane 216 étant munie d'une ouverture 218 unique et préférentiellement de section circulaire. 25 La membrane 216 dispose également d'une section de forme sensiblement circulaire, et est assemblée fixement à l'intérieur du conduit d'injection 16 de sorte que sa périphérie épouse totalement l'intérieur de ce conduit 16, dont la section intérieure est par 30 conséquent sensiblement identique à la section circulaire de cette membrane 216. Il est à noter que B 14204 AP l'assemblage de la membrane 216 est par exemple effectué par collage ou à l'aide d'inserts (non représentés), afin que sa périphérie soit toujours fixe par rapport au conduit d'injection 16. Ainsi, le 5 carburant en écoulement dans le conduit d'injection 16 et arrivant au niveau de la membrane 216 ne peut que la traverser en empruntant un passage défini par l'ouverture 218, pratiquée de préférence en son centre. D'autre part, les moyens de restriction 10 comprennent en outre un élément d'appui 220 ne créant pas ou peu de pertes de charge, de préférence du type élément rigide en forme de croix. On peut alors prévoir que l'élément d'appui 220 est inséré en force à l'intérieur du conduit d'injection 16, de manière à ce 15 que les extrémités respectives des quatre bras de la croix épousent la paroi intérieure de ce conduit 16. Ainsi, toujours en référence à la figure 2, lorsque le carburant s'écoule à travers le dispositif 214 en direction de la pompe haute pression du système d'injection, l'action exercée par le carburant en écoulement sur la membrane souple 216 provoque uniquement un plaquage de celle-ci contre l'élément d'appui 220 situé en aval. La membrane 216 ainsi que son ouverture centrale 218 ne sont alors quasiment pas 25 déformées par rapport à leur configuration de repos dans laquelle elles ne sont soumises à aucune sollicitation mécanique, notamment en raison du contact initial existant entre l'élément d'appui 220 formant butée et la membrane souple 216. En revanche, lorsque le carburant s'écoule à travers le dispositif 214 en direction de l'injecteur B 14204 AP du système d'injection, le carburant en écoulement traverse tout d'abord l'élément d'appui rigide 220, avant de venir exercer une action sur la membrane souple 216 des moyens de restriction. Dans un tel 5 agencement, un positionnement en amont de l'élément d'appui 220 ne lui permet plus de remplir son rôle de butée pour la membrane souple 216, de sorte que cette membrane 216 ainsi que son ouverture centrale 218 sont largement déformées sous l'action du carburant en 10 écoulement dans le conduit d'injection 16. De plus, il est précisé que la section de l'ouverture 218 est avantageusement variable en fonction du niveau de déformation de la membrane souple 216 assimilable à un diaphragme déformable, ce niveau de déformation étant 15 directement dépendant des caractéristiques d'écoulement du carburant dans le système d'injection, et donc étroitement lié au point de fonctionnement du moteur. Comme le montre clairement les figures 2 et 4, quel que soit le niveau de déformation de la 20 membrane souple 216 lorsque le carburant s'écoule dans la direction représentée par la flèche B, l'ouverture 218 dispose d'une section supérieure à celle observée dans le cas d'un écoulement du carburant dans la direction représentée par la flèche A. Ainsi, en raison de la possibilité d'obtenir une section de l'ouverture 218 variable en fonction du sens d'écoulement, les pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à travers les moyens de restriction dans la direction représentée par 30 la flèche A, sont supérieures aux pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à travers ces B 14204 AP mêmes moyens dans la direction représentée par la flèche B. En référence aux figures 5 et 6, il est représenté un dispositif d'amortissement 314 des ondes 5 de pression, selon un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. On peut apercevoir que la seule différence entre le dispositif d'amortissement 314 selon le troisième mode de réalisation préféré et le dispositif 10 d'amortissement 214 selon le second mode de réalisation préféré, réside dans la conception de l'élément déformable 316 des moyens de restriction. En effet, l'élément déformable prend la forme d'une grille déformable 316, disposant d'une pluralité d'ouvertures 15 318 dont la section est susceptible de s'agrandir suite à la déformation de la grille 316, provoquée par l'action du carburant en écoulement dans la direction représentée par.la flèche B de la figure 6. En outre, l'invention concerne un système 20 d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, tel que celui décrit dans la partie état de la technique antérieure, le système étant équipé d'un ou plusieurs dispositifs d'amortissement 114,214,314 des ondes de pression, chacun de ces dispositifs 25 d'amortissement prenant la forme de l'un quelconque des modes de réalisation préférés présentés ci-dessus. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier aux dispositifs d'amortissement 114,214,314 des ondes de 30 pression et au système d'injection de carburant B 14204 AP qui viennent d' être décrits, d'exemples non limitatifs. uniquement à titre B 14204 AP REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement (114,214,314) des ondes de pression destiné à équiper un système d'injection de carburant pour moteur à combustion 5 interne, à rampe commune de distribution de carburant, ledit dispositif comprenant des moyens de restriction aptes à engendrer des pertes de charge dans le système d'injection lorsqu'ils sont traversés par le carburant en écoulement, caractérisé en ce que les moyens de 10 restriction sont réalisés de telle sorte que les pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à travers ces moyens de restriction en direction de la pompe haute pression sont supérieures aux pertes de charge provoquées par l'écoulement du carburant à 15 travers ces mêmes moyens de restriction en direction d'au moins un des injecteurs du système d'injection. 2. Dispositif d'amortissement (114) des ondes de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de restriction comprennent au 20 moins un gicleur dissymétrique (116) à travers lequel est apte à s'écouler le carburant. 3. Dispositif d'amortissement (114) des ondes de pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque gicleur dissymétrique (116) comporte 25 un premier (118) et un second profils (120) séparés par une zone de jonction (122) de faible section, les premier et second profils (118,120) étant disposés respectivement côté pompe haute pression et côté injecteur du système d'injection, le premier profil 30 (118) étant de forme sensiblement conique et le second profil (120) étant de forme sensiblement droite. B 14204 AP 4. Dispositif d'amortissement (214,314) des ondes de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de restriction comprennent un élément déformable (216,316) muni d'au moins une 5 ouverture (218,318) à travers laquelle est apte à s'écouler le carburant, chaque ouverture (218,318) disposant d'une section variable en fonction du niveau de déformation de l'élément déformable (216,316) engendré par l'action du carburant en écoulement sur ce 10 dernier, lesdits moyens de restriction comportant également un élément d'appui (220) susceptible d'être traversé par le carburant en écoulement et apte à constituer une butée pour l'élément déformable (216,316), lorsque celui-ci est soumis à l'action du 15 carburant en écoulement en direction de la pompe haute pression du système d'injection. 5. Dispositif d'amortissement (214,314) des ondes de pression selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans un état de repos, l'élément déformable 20 (216,316) est agencé de façon à être en contact avec l'élément d'appui (220). 6. Dispositif d'amortissement (214,314) des ondes de pression selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément 25 d'appui (220) est un élément rigide en forme de croix. 7. Système d'injection de carburant sous pression pour moteur à combustion interne, à rampe commune de distribution de carburant, comprenant une pluralité d'injecteurs, ledit système comportant en 30 outre au moins un dispositif d'amortissement (114,214,314) des ondes de pression, caractérisé en ce que chaque dispositif d'amortissement des ondes de pression est un dispositif d'amortissement des ondes de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Système d'injection de carburant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif d'amortissement (114,214,314) des ondes de pression est disposé en aval de la rampe commune de distribution de carburant. 9. Système d'injection de carburant selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif d'amortissement (114,214,314) des ondes de pression est disposé en amont de la rampe commune de distribution de carburant. 15 B 14204 AP