Brevet FR2898942A1 — publié le 20070928

La présente invention concerne l'alimentation en essence sous haute pression d'injecteurs pour moteurs à combustion interne. Les travaux récents ont montré que l'on améliorait considérablement le rendement d'un moteur à combustion interne utilisant de l'essence comme carburant en injectant ce carburant à haute pression par ce que l'on appelle un rail commun. On a, en particulier, employé pour réaliser une telle alimentation des pompes dites pompes transfert dans lesquelles un organe élastiquement déformable, résistant aux agressions des carburants modernes (contenant des additifs chimiquement agressifs), les déformations de cet organe étant provoquées par une pompe hydraulique à haute pression. On a pu, avec ce genre de pompe, faire fonctionner des moteurs de façon expérimentale, mais il a fallu ensuite résoudre les problèmes posés par la régulation du débit d'essence, ou encore par la rémanence d'essence à haute pression dans le circuit d'alimentation après arrêt du moteur. En ce qui concerne la régulation du débit d'essence, deux voies ont été explorées : d'une part la régulation du débit d'essence par recyclage partiel de ce débit en aval de la pompe ; d'autre part la régulation de l'alimentation en essence de la pompe, en amont de celle-ci. D'autre part on a proposé de réaliser la partie régulation du débit d'essence en 20 agissant sur l'alimentation en huile de la pompe transfert. Des dispositifs de ce genre ont été décrits dans les brevets 2.826.068 et 2.828.240 déposés au nom du demandeur. La présente invention a également pour but de réaliser la régulation du débit d'essence en réalisant cette régulation dans la partie huile, mais par d'autres moyens 25 beaucoup plus simples que ceux décrits dans les brevets cités ci-dessus. La présente invention concerne une pompe transfert pour injection d'essence à haute pression du type comportant un piston refoulant de l'huile dans un élément déformable tel qu'un soufflet ; les déformations longitudinales dudit soufflet dans une chambre cylindrique remplie de carburant provoquant un effet de pompage dudit 30 carburant vers un rail alimentant des injecteurs à haute pression caractérisée par le fait que des moyens sont disposés pour dériver en tout ou en partie l'huile pompée par le piston vers une chambre sans la mettre en pression de façon à déterminer à volonté la course utile dudit piston et donc la quantité de carburant pompé à haute pression vers le rail. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention on a représenté au dessin annexé une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation 5 de l'invention. En se reportant à cette figure on voit que la pompe transfert selon l'invention est constituée par un piston 1, contretenu par un ressort 2 et actionné par une came 3 de façon à avoir un mouvement de va-et-vient. Dans l'exemple représenté la came 3 comporte trois lobes mais cela n'est pas limitatif. 10 Ce piston 1 se déplace dans l'alésage 4 d'un cylindre 5. Ce cylindre 5 est placé dans une chambre cylindrique 6 ménagée dans un corps de pompe 7. Le cylindre 5 est entouré d'un soufflet déformable 8, ce qui ménage un volume 9 entre les parois extérieures du soufflet 8 et les parois internes de la 15 chambre cylindrique 6. A la base du cylindre 5 est disposé un orifice 10 qui fait communiquer l'alésage 4 du cylindre 5 avec le volume 11 compris entre la paroi interne du soufflet 8 et la paroi externe du cylindre 5. Le soufflet 8 est fixé à son extrémité supérieure à une bride 8a solidaire du 20 corps de pompe 7 et à son extrémité inférieure à un plateau 12 contretenu par un ressort 13. Au-dessus du cylindre 5 est disposée une culasse 14, fixée au corps de pompe 7, définissant avec celui-ci une chambre 15, qui communique par une canalisation 16 avec le volume 11, lequel communique par l'orifice 10 avec la base de l'alésage 4. 25 Une électrovanne 17, commandée par un solénoïde 18 est interposée entre la chambre 15 et la canalisation 16 qui relie la chambre 15 et le volume 11. Cette électrovanne 17 est soumise à l'action d'un ressort 17a qui tend à la maintenir ouverte ; ainsi qu'à l'action du solénoïde 18. L'action du ressort 17a et du solénoïde 18 a pour effet de maintenir ouverte l'électrovanne 17 en position ouverte. 30 La base de la chambre 6 comporte une canalisation d'alimentation 20 et une canalisation de refoulement 21. La canalisation d'alimentation 20 est reliée à un réservoir de carburant 30 par une canalisation 31 comportant une pompe de gavage 32 et un clapet anti-retour 22. La canalisation de refoulement 21 comporte un clapet anti-retour 24 au sortir de la pompe. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit est décrit ci-après : La rotation de la came 3 provoque, avec le ressort de rappel 2 un mouvement 5 de va-et-vient du piston. Comme dans les dispositifs connus, l'huile refoulée par le piston 1 repousse le plateau 12 à l'encontre de son ressort 13 en allongeant le soufflet 8. Lorsque le plateau 12 s'abaisse l'essence contenue en 6 est refoulée à travers le clapet antiretour 24 ; lorsque le plateau 12 revient à sa position de départ l'essence est admise 10 dans la chambre 6 en traversant le clapet anti-retour 22. Selon la présente invention l'électrovanne 17 est normalement ouverte ; de sorte que l'huile refoulée en 4 par le piston 1 passe par l'orifice 10, traverse le volume 11 et, par la canalisation 16 retourne dans la chambre 15 sans monter en pression ; le plateau 12 demeure immobile et le rail 40 ne reçoit pas de carburant. 15 Lorsque l'électrovanne 17 est fermée, l'huile refoulée par le piston 1 ne peut plus s'écouler par la canalisation 16, le plateau 12 est repoussé et du carburant sous haute pression est envoyé dans le rail 40. Le solénoïde 18 a pour fonction de maintenir l'électrovanne 17 ouverte lorsqu'il est activé. Lorsqu'il n'est pas activé c'est la différence de pression de 20 l'huile entre la canalisation 16 et la chambre 15 qui provoque sa fermeture. La quantité de carburant envoyée dans le rail 40 est donc déterminée par la quantité d'huile qui est déplacée par le piston 1 lorsque l'électrovanne 17 est fermée. La course totale du piston 1 détermine la quantité maximale possible de carburant envoyée au rail 40 lorsque toute l'huile se trouvant dans l'alésage 4, est 25 déplacée, l'électrovanne 17 étant fermée. En diminuant plus ou moins la quantité d'huile déplacée on diminue d'autant la quantité de carburant envoyée au rail 40. Cette diminution est obtenue en maintenant l'électrovanne 17 ouverte pendant le temps nécessaire pour éliminer le surplus d'huile. Une fois la quantité d'huile en surplus éliminée, l'électrovanne 17 est 30 désactivée ce qui entraîne sa fermeture et donc l'action de pompage vers le rail 40. Ainsi, selon la présente invention, tout le volume d'huile en surplus est directement refoulé dans la chambre 15, sans être mis en pression et re-mélangé avec l'huile se trouvant dans cette chambre, ce qui évite tout échauffement de l'huile. La pompe ainsi décrite est analogue à une pompe à cylindrée variable. Lorsque le débit de sortie en 21 est nul la course du soufflet 8 est nulle, ce qui améliore sa tenue dans le temps. Un dispositif de type connu 26, analogue à un accumulateur compense les 5 variations du volume d'huile entrant ou sortant de la chambre 15. De préférence, comme cela est représenté, un clapet anti-retour 25, parfaitement étanche est disposé sur la canalisation 26 alimentant le rail 40. Ce clapet parfaitement étanche est réalisé en surmoulant une matière telle que du caoutchouc sur une pièce métallique. L'étanchéité parfaite est assurée par le 10 caoutchouc et la partie métallique interdit l'extrusion du caoutchouc sous l'effet de la pression. La position du clapet 25 doit être déterminée de façon que le volume essence entre ledit clapet anti-retour 25 et la chambre 6, dans laquelle se trouve le soufflet soit suffisamment petit pour empêcher une déformation du soufflet 8 lors d'un arrêt 15 moteur en haute pression. Comme cela est représenté la canalisation d'alimentation en essence 31 peut comporter un dispositif 33 destiné à éviter les pulsations provoquées par la pompe. Ce dispositif est constitué par l'association d'un clapet anti-retour 34 et d'un passage calibré 35 en dérivation dudit clapet 34. Revendications 1/- Pompe transfert pour injection d'essence à haute pression du type comportant un piston (1) refoulant de l'huile dans un élément déformable tel qu'un soufflet (8), les déformations dudit soufflet (8) dans une chambre cylindrique (6) remplie de carburant provoquant un effet de pompage dudit carburant vers un rail (40) alimentant des injecteurs à haute pression caractérisée par le fait que des moyens sont disposés pour dériver en tout ou en partie l'huile pompée par le piston (1) vers une chambre (15) sans la mettre en pression de façon à déterminer à volonté la course utile dudit piston (1) et donc la quantité de carburant pompé à haute pression vers le rail (40). 2/- Pompe selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le piston (1) se déplace de façon alternative dans un alésage (4) ménagé dans un cylindre (5) lui-même placé dans une chambre cylindrique (6), remplie de carburant, ledit cylindre (5) étant entouré par un soufflet (8) dont l'enceinte interne (11) est en communication avec l'alésage (4) par un orifice (10), les mouvements de va-et-vient du piston (1) provoquant l'allongement et le raccourcissement du soufflet (8), lui-même solidaire d'un plateau (12) qui, par ses déplacements, aspire et refoule le carburant. 3/- Pompe selon la revendication 2 dans laquelle l'enceinte interne (11) du soufflet (8) communique avec une réserve d'huile (15) par l'intermédiaire d'une canalisation (16) munie d'une électrovanne (17). 4/- Pompe selon la revendication 3 dans laquelle lorsque l'électrovanne est ouverte l'huile déplacée par le piston (1) est retournée dans la chambre (15) sans être mise en pression ; le soufflet (8) et le plateau (12) n'étant mis en action que lorsque l'électrovanne (17) est fermée. 5/- Pompe selon les revendications 3 et 4 dans laquelle l'électrovanne (17) est ouverte lorsqu'elle est activée et fermée par la différence de pression entre ses bornes. 6/- Pompe selon les revendications 3 à 5 dans laquelle, lors de la course d'alimentation du piston, l'huile est introduite dans l'alésage (4) par la canalisation (16) à travers l'électrovanne (17). 5 6 2898942 7/-Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle le piston (1) est mû par une came (3) pouvant comporter un ou plusieurs lobes. 8/- Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la canalisation (26) allant de la pompe au rail d'injection (40) est munie d'un 5 clapet étanche (25) placé en une position telle que le volume de conduite allant dudit clapet (25) à la chambre (6) où se trouve le soufflet (8) ait un volume aussi petit que possible pour éviter un hydroformage en cas d'arrêt du moteur en haute pression. 9/- Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la canalisation (31) d'alimentation de la pompe comporte un dispositif anti-lo pulsation (32).