Brevet FR2921440A3 — publié le 20090327

FR 2921440 A3 20090327 FR 0706615 A 20070920 DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des dispositifs d' inject__on de carburant pour 5 moteurs à combustion. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion, le dispositif comportant : - un réservoir de carburant ; 10 - au moins une pompe reliée audit réservoir pour y pomper du carburant ; - au moins un injecteur de carburant doté d'une entrée d'admission de carburant, d'une sortie de retour de carburant et d'au moins un passage d'injection de 15 carburant adapté pour injecter du carburant dans une zone de moteur à combustion ; le dispositif d'injection étant en outre doté : - d'une conduite d'alimentation reliant ladite pompe à ladite entrée d'admission ; et 20 - d'une conduite de retour reliant la sortie de retour audit réservoir. Afin de contrôler le fonctionnement de l'injecteur lors de l'injection de carburant il est usuel de faire varier la pression d'alimentation de l'injecteur. 25 Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif d'injection de carburant permettant de contrôler le fonctionnement de l'injecteur et en particulier son taux d'injection de carburant d'une manière alternative à celle précitée. 30 A cette fin, le dispositif d'injection de carburant pour moteur Ur ` d combustion _J.LL U11 U 7_C l'invention, par ailleurs l_L eurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend : un capteur de pression de retour adapté pour mesurer la pression de retour de carburant transitant par 5 la conduite de retour ; des moyens de régulation de pression adaptés pour réguler la pression de retour en fonction de mesures effectuées par le capteur de pression de retour. L'invention permet de réguler la pression de retour 10 de carburant ce qui est notamment utile pour contrôler l'écart entre la pression de carburant à l'entrée d'admission de carburant et la pression à la sortie de retour de carburant de l'injecteur. Grâce à l'invention il est possible de faire varier l'écart entre les 15 pressions d'admission et de retour quasiment indépendamment du niveau de la pression d'admission. Ce contrôle possible de l'écart de pression via les moyens de régulation de la pression de retour permet donc d'améliorer la maîtrise du fonctionnement de l'injecteur. 20 Le taux d'introduction d'un injecteur correspond au volume de carburant injecté par unité de temps. L'invention permet d'influer sur le taux d'introduction de carburant ou le taux d'injection en régulant la pression de retour. 25 La maîtrise du taux d'introduction de carburant d'un injecteur notamment par la régulation de pression de retour présente de nombreux avantages, on peut par exemple choisir grâce à l'invention : - d'avoir un fort taux d'introduction de carburant 30 par l'injecteur tout en ayant une pression d'admission faible (en augmentant la pression de retour) ; ou inversement ; - d'avoir un faible taux d'introduction de carburant par l'injecteur tout en ayant une pression d'admission forte (en réduisant la valeur de la pression de retour). En conséquence l'invention peut être par exemple utilisée pour influer sur des paramètres de fonctionnement du moteur tels que ses performances, sa consommation, ses émissions polluantes, son bruit de combustion. L'invention facilite le réglage et la mise au point d'un moteur diesel en permettant d'ajuster/réguler de nouveaux paramètres de pression. L'injecteur du dispositif comprend préférentiellement une pièce mobile entre une position d'obturation dudit au moins un passage d'injection, interdisant ainsi l'injection de carburant et une position de libération dudit au moins un passage autorisant ainsi l'injection de carburant par ledit au moins un passage. On peut par exemple faire en sorte que le dispositif de l'invention comprenne plusieurs injecteurs possédant chacun une entrée d'admission et une sortie de retour, que ladite conduite d'alimentation soit reliée à chacune des entrées d'admission des injecteurs et que ladite conduite de retour soit reliée à chacune des sorties de retour des injecteurs. Ce mode de réalisation permet un fonctionnement de l'invention pour des moteurs nécessitant une injection de carburant transitant par des rails d'alimentation haute pression. En outre la connexion des sorties d'injecteurs à une même conduite permet de réguler une seule pression de retour pour l'ensemble des injecteurs. On peut par exemple faire en sorte que le dispositif d'injection de carburant comprenne un capteur de pression d'alimentation adapté pour mesurer la pression d'alimentation qui est la pression du carburant transitant par la conduite d'alimentation et que lesdits moyens de régulation de pression soient adaptés pour réguler la pression d'alimentation en fonction de mesures effectuées par le capteur de pression d'alimentation. Ce mode de réalisation permet une double régulation de la pression d'alimentation et de la pression de retour ce qui permet de réguler l'écart entre les pressions tout en fixant l'une où l'autre des pressions d'alimentation ou de retour. On peut. faire en sorte que les moyens de régulation de pression comportent une électrovanne de retour disposée au niveau de la conduite de retour afin de contrôler le passage de carburant transitant via cette conduite de retour entre la sortie de retour et le réservoir. L'utilisation d'une électrovanne permet de régler simplement le débit de fluide transitant de la sortie ou des sorties d'injecteur(s) en direction du réservoir qui se trouve généralement au niveau de la pression atmosphérique. Ainsi selon ce mode de réalisation où seule une électrovanne est utilisée on peut réguler la pression de retour sur une plage de pression comprise entre la pression d'alimentation qui est en générale proche de 1600 bars soit 160 Mégapascals et la pression atmosphérique qui est d'environ 1.1 Mégapascal. On peut faire en sorte que le capteur de pression de retour soit disposé entre ladite électrovanne de retour et ladite sortie de retour dudit au moins un injecteur. Ce mode de réalisation permet de mesurer la variation de pression de retour consécutive de la variation d'ouverture de vanne. On peut faire en sorte que les moyens de régulation de pression comportent un calculateur relié au(x) capteur(s) et à ladite électrovanne de retour afin d'en commander l'ouverture et la fermeture pour contrôler la pression de retour. On peut par exemple faire en sorte que le calculateur soit relié à ladite pompe afin de faire varier la pression d'alimentation en fonction d'un signal de commande transmis par le calculateur à ladite pompe. Ce mode de réalisation est compatible avec une pompe à débit et/ou à pression de sortie régulée sans imposer une modification du circuit d'alimentation en dehors de la pompe elle-même. On peut par exemple faire en sorte que les moyens de régulation de pression soient adaptés pour réguler la pression de retour en fonction d'une consigne de différence entre les pressions de retour et d'alimentation. On peut faire en sorte que le dispositif de l'invention comporte des capteurs de mesure de paramètres de fonctionnement de moteur tels que des capteurs de couple, de régime et que le calculateur soit adapté pour calculer lait-Le consigne de différence de pressions en fonction de mesures effectuées par lesdits capteurs de mesure de paramètres. On peut faire en sorte que la liaison entre la pompe et le réservoir pour y pomper du carburant soit réalisée via une conduite d'alimentation de pompe et qu'un filtre soit disposé de manière à filtrer le carburant transitant via la conduite d'alimentation de pompe. L'invention concerne également une méthode d'injection de carburant pour moteur à combustion comprenant l'installation sur un moteur à combustion d'un dispositif selon l'un quelconque des modes précités et consistant à injecter du carburant via le passage de l'injecteur tout en régulant d'une part la pression de retour et d'autre part la pression d'alimentation en carburant délivrée par ladite pompe du dispositif. Cette méthode présente l'avantage de permettre le contrôle des écarts de pressions d'alimentation et de retour afin de maîtriser le taux d'injection sans forcément avoir à modifier la pression d'alimentation. L'invention concerne également un moteur équipé du dispositif de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure 1 qui représente le dispositif de l'invention. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif d'injection de carburant 1 représenté sur la figure 1. Ce dispositif comporte un réservoir de carburant 2, 30 une pompe à carburant 3 et des injecteurs de carburant 4a, 4b, 4c, 4d. Chacun de ces injecteurs 4a, 4b, 4c, 4d comporte : une entrée d'admission 5a, 5b, 5c, 5d propre à chaque injecteur pour admettre du carburant dans l'injecteur , - une sortie de retour de carburant 6a, 6b, 6c, 6d propre à chaque injecteur pour permettre un retour du carburant n'ayant pas été injecté par l'injecteur ; et un passage d'injection de carburant 7a, 7b, 7c, 7d propre à chaque injecteur afin de permettre le passage de carburant provenant de l'entrée propre de l'injecteur vers l'extérieur de l'injecteur qui peut être une chambre de combustion de moteur. Chaque injecteur comporte une aiguille mobile entre . - une position autorisant le carburant à transiter de l'entrée d'injecteur vers le passage de carburant de ce même injecteur ; et une position d'obturation dans laquelle le carburant ne peut pas passer de l'entrée d'admission de l'injecteur au passage de carburant 7a, 7b, 7c, 7d, dans cette position le carburant ne peut que transiter de l'entrée de l'injecteur à sa sortie. Chaque injecteur comporte un cispositif de commande propre de type servovalve, à activateur solénoïde ou piézoélectrique piloté électriquement par un calculateur 14 pour déplacer l'aiguille entre ses positions et ainsi choisir si le carburant est ou non injecté via les passages 7a, 7b, 7c, 7d. Le calculateur 14 et les injecteurs 4a, 4b, 4c, 4d sont adaptés pour commander chaque aiguille indépendamment. La pompe 3 est reliée : d'une part au réservoir 2 via une conduite d'alimentation de pompe 16 sur laquelle est disposé un filtre à carburant 17 ; et - d'autre part aux entrées d'admission 5a, 5b, 5c, 5d des injecteurs 4a, 4b, 4c, 4d via une même conduite 8 permettant d'alimenter en carburant chaque injecteur avec une pression d'alimentation/admission de carburant Pa donnée. Cette pression d'alimentation des injecteurs Pa est réglée par la pompe 3 qui a un débit réglable en fonction d'ordres provenant du calculateur 14 auquel elle est reliée électriquement par des câbles 18. La conduite d'alimentation 8 comporte un rail d'accumulation de carburant servant à relier chaque entrée d'admission et conservant une réserve de carburant sous pression. Grâce à ce rail la pression d'alimentation est identique pour chacun des injecteurs. La conduite d'alimentation 8 reliant ladite pompe à ladite entrée d'admission permet donc d'alimenter les injecteurs en carburant pressurisé par la pompe 3. Le dispositif comprend une conduite de retour 9 reliant les sorties de retour 6a, 6b, 6c, 6d de chaque injecteur 4a, 4b, 4c, 4d audit réservoir 3 permettant ainsi le retour de carburant ayant transité par l'injecteur ou les injecteurs et n'ayant pas été injecté. Cette conduite de retour 9 est disjointe de la conduite d'alimentation et la pression de retour de carburant Pr dans la conduite de retour 9 peut donc être régulée en maîtrisant le flux de carburant qui y transite. Pour cela le dispositif comporte une électrovanne de retour 13 contrôlant le débit entre le collecteur de carburant de la conduite de retour 9 qui sert à relier entre elles les sorties de retour 6a, 6b, 6c, 6d et la partie de la conduite de retour 9 qui est reliée au réservoir 2. Outre cette électrovanne de retour 13 et le calculateur 14, les moyens de régulation 11 comportent : un capteur de pression d'alimentation de carburant 12 qui est disposé pour mesurer la pression entre la sortie de pompe et les entrées 5a, 5b, 5c, 5d d'injecteurs ; et un capteur de pression de retour 10 disposé sur la conduite de retour 9 pour y mesurer la pression de retour Pr. Le dispositif comporte enfin des capteurs et actionneurs 15 du moteur qui permettent de mesurer des paramètres du moteur et de commander des éléments du moteur. Le calculateur 14 est relié par une connectique à chacun des capteurs 10, 12, 15, aux dispositifs de commande des injecteurs, à la pompe 3 et à l'électrovanne 13. Ces liaisons permettent au calculateur 14 de recevoir des informations provenant des capteurs telles que les mesures de pression Pa et Pr et de transmettre des ordres aux actionneurs tels qu'aux éléments piézoélectriques des injecteurs, à la pompe 3 et à l'électrovanne 13. Grâce à ces éléments le calculateur régule chacune des pressions d'alimentation Pa et de retour Pr et contrôle le différentiel entre ces pressions qu'il y ait ou non une injection en cours. Revendications 1) Dispositif d'injection de carburant (1) pour moteur à combustion, le dispositif comportant : - un réservoir de carburant (2) ; - au moins une pompe (3) reliée audit réservoir (2) pour y pomper du carburant ; - au moins un injecteur de carburant (4a, 4b, 4c, 4d) doté d'une entrée d'admission de carburant (5a, 5b, 5c, 5d), d'une sortie de retour de carburant (6a, 6b, 6c, 6d) et d'au moins un passage d'injection de carburant (7a, 7b, 7c, 7d) adapté pour injecter du carburant dans une zone de moteur à combustion ; le dispositif d'injection (1) étant en outre doté : - d'une conduite d'alimentation (8) reliant ladite pompe (3) à ladite entrée d'admission (5a, 5b, 5c, 5d) ; et d'une conduite de retour (9) reliant la sertie de retour (6a, 6b, 6c, 6d) audit réservoir (2), caractérisé en ce qu'il comprend : un capteur (10) de pression de retour (Pr) adapté pour mesurer la pression de retour (Pr) de carburant transitant par la conduite de retour (9) ; - des moyens de régulation de pression (11) adaptés pour réguler la pression de retour (Pr) en fonction de mesures effectuées par le capteur de pression de retour (10). 2) Dispositif d'injection de carburant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs injecteurs (4a, 4b, 4c, 4d) possédant chacun une entrée d'admission (5a, 5b, 5c, 5d) et une sortie de retour (6a, 6b, 6c, 6d) et en ce que ladite conduited'alimentation (8) est reliée à chacune des entrées d'admission (5a, 5b, 5c, 5d) des injecteurs (4a, 4b, 4c, 4d) et en ce que ladite conduite de retour (9) est reliée à chacune des sorties de retour (6a, 6b, 6c, 6d) des injecteurs (4a, 4b, 4c, 4d). 3) Dispositif d'injection de carburant selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de pression d'alimentation (12) adapté pour mesurer la pression d'alimentation (Pa) qui est la pression du carburant transitant par la conduite d'alimentation (8) et en ce que lesdits moyens de régulation de pression (11) sont adaptés pour réguler la pression d'alimentation (Pa) en fonction de mesures effectuées par le capteur de pression d'alimentation (12). 4) Dispositif d'injection selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de régulation de pression (11) comportent une électrovanne de retour (13) disposée au niveau de la conduite de retour (9) afin de contrôler le passage de carburant transitant via cette conduite de retour (9) entre la sortie de retour (6a, 6b, 6c, 6d) et le réservoir (2). 5) Dispositif d'injection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur de pression de retour (10) est disposé entre ladite électrovanne de retour (13) et ladite sortie de retour (6a, 6b, 6c, 6d) dudit au moins un injecteur (4a, 4b, 4c, 4d). 6) Dispositif d'injection selon l'une au moins des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation de pression (11) comportent un calculateur (14) relié au(x)capteur(s) (10, 12) et à ladite électrovanne de retour (13) afin d'en commander l'ouverture et la fermeture pour contrôler la pression de retour (Pr). 7) Dispositif d'injection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le calculateur (14) est relié à ladite pompe (3) afin de faire varier la pression d'alimentation (Pa) en fonction d'un signal de commande transmis par le calculateur (14) à ladite pompe (3). 8) Dispositif d'injection selon l'une au moins des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de régulation de pression (11) sont adaptés pour réguler la pression de retour (Pr) en fonction d'une consigne de différence entre les pressions de retour (Pr) et d'alimentation (Pa). 9) Dispositif d'injection selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs de mesure de paramètres de fonctionnement de moteur (15) tels que des capteurs de couple, de régime et en ce que le calculateur (14) est adapté pour calculer ladite consigne de différence de pressions en fonction de mesures effectuées par lesdits capteurs de mesure de paramètres (15). 10) Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que la liaison entre la pompe (3) et le réservoir (2) pour y pomper du carburant est réalisée via une conduite d'alimentation de pompe (16) et en ce qu'un filtre (17) est disposé de manière à filtrer le carburant transitant via la conduite d'alimentation de pompe (16).