Brevet FR2929343A3 — publié le 20091002

FR 2929343 A3 20091002 FR 0852086 A 20080331 CIRCUIT DE RETOUR DE CARBURANT POUR DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT ET DISPOSITIF D'INJECTION DE CARBURANT ASSOCIE La présente invention concerne, de façon générale, le domaine de l'injection de carburant pour moteur à combustion interne. Plus particulièrement, l'invention concerne un circuit de retour pour un dispositif d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, le circuit étant apte à être relié à des sorties de fuite d'une pluralité d'injecteurs par des branches d'un conduit de collecte de fuites, ledit conduit de collecte étant apte à être relié vers une première extrémité aval à un injecteur d'extrémité aval par une branche d'extrémité aval et vers une première extrémité amont à un injecteur d'extrémité amont par une branche d'extrémité amont, de sorte que le carburant expulsé par les sorties de fuite des injecteurs s'écoule par l'extrémité aval du conduit de collecte vers un réservoir de carburant. Le circuit de retour de carburant permet le retour vers la pompe ou le réservoir du carburant n'ayant pas été injecté par cet injecteur. Pour assurer un bon fonctionnement de l'injecteur, une pression relativement élevée de l'ordre de 1 à 10 bar et constante, c'est-à-dire dont les variations relatives de pression sont comprises entre 0,2 et 2 bar doit être maintenue dans ce circuit de retour. Or, à l'usage, des pics de pression sont observés dans ces rampes de retour, et plus particulièrement dans les rampes de retour dans lesquelles la génération de la pression relativement élevée est obtenue par un clapet taré ou plus généralement un moyen de régulation mécanique de la pression qui génèrent des ondes de pression de par son fonctionnement. Le refoulement des injecteurs contribue également à la génération de pics de pression notamment en raison de phénomènes de cavitation. L'amplitude de ces pics de pression peut atteindre des valeurs de l'ordre de 12 bar, voire 20 bar pour un injecteur qui est situé au bout de la rampe d'injection, vers l'extrémité la plus distante du réservoir de carburant d'alimentation et plus particulièrement pour l'injecteur le plus éloigné, dit injecteur d'extrémité amont . Ces pics de pression à l'intérieur de la rampe de retour induisent des contraintes mécaniques importantes et peuvent en affecter la fiabilité. De plus, l'injecteur qui est situé à l'extrémité de la rampe subit de telles contraintes qu'il est difficile de piloter finement ses paramètres de fonctionnement tel que le taux d'introduction. La présente invention vise à remédier aux inconvénients cités ci-dessus et plus particulièrement à résoudre le problème de tenue mécanique de la rampe de retour et le problème de pilotage des paramètres de fonctionnement de l'injecteur. A cette fin, le circuit de retour du type précité est pourvu d'un conduit de bouclage disposé en parallèle d'au moins une partie de la longueur du conduit de collecte, de sorte que des ondes de pression se propageant de l'aval vers l'amont du conduit de collecte sont reconduites vers une portion aval du conduit de collecte. Pour exemple, la courbe A de la figure 1 représente une courbe de pression de carburant mesurée dans un dispositif d'injection ne comportant pas de conduit de bouclage en parallèle d'une partie du conduit de collecte. On observe des variations crête à crête de la pression mesurée dans le circuit de retour au niveau de l'injecteur d'extrémité amont d'amplitude importante autour d'une valeur PM de pression de retour moyenne ainsi que des oscillations de traîne de grande amplitude et de fréquence élevée. La courbe B de cette même figure 1 représente une courbe de pression de carburant mesurée dans un dispositif d'injection selon l'invention qui comporte un conduit de bouclage selon l'invention. On observe des variations crête à crête de la pression mesurée autour de la valeur PM atténuée par rapport aux conditions de la courbe A. De plus, les oscillations de traîne voient leur amplitude et leur fréquence diminuer ainsi que des oscillations de grande amplitude et de fréquence nettement diminuée. L'invention permet donc une réduction des amplitudes de variation de pression de carburant au niveau du circuit de retour de carburant. Cette réduction de variations de pression permet de limiter les sollicitations mécaniques sur des points de fixation du circuit de retour qui est généralement assemblé sur un moteur. Cette réduction de variations de pression permet de limiter l'impact des ondes de pression présentes dans la rampe de retour sur le flux de carburant injecté dans le moteur. D'autres caractéristiques de l'invention font l'objet des revendications dépendantes dans lesquelles : - l'entrée du conduit de bouclage est agencée entre une première entrée d'une branche du conduit de collecte de fuite et en amont d'un point de raccordement d'une branche au conduit de collecte situé en aval de la première entrée de branche du conduit de collecte de fuite ; - l'entrée du conduit de bouclage est agencée entre une première entrée d'une branche du conduit de collecte de fuite et en amont du point de raccordement de cette branche ; - l'entrée du conduit de bouclage est relié au 20 conduit de collecte de fuite au niveau d'un point de raccordement d'une branche ; - une sortie du conduit de bouclage débouche dans le conduit de collecte de fuite en amont d'un moyen de maintien et régulation de pression ; 25 - la sortie du conduit de bouclage débouche dans le conduit de collecte de fuite au niveau d'une branche se situant en aval de son entrée ; - la sortie du conduit de bouclage débouche dans le conduit de collecte de fuite au niveau d'une branche 30 se situant en aval de son entrée ; - la sortie du conduit de bouclage débouche dans le conduit de collecte de fuite en aval du point de raccordement d'extrémité aval ; - le conduit de bouclage est réalisé dans un 5 matériau déformable sous l'effet des ondes de pression afin de les atténuer ; - le conduit de bouclage est réalisé dans un matériau rigide. L'invention concerne également un dispositif 10 d'injection de carburant pour moteur à combustion comportant un circuit d'alimentation reliant une pompe apte à puiser du carburant dans un réservoir de carburant à des entrées de carburant d'une pluralité d'injecteurs en vue d'en injecter au moins une partie 15 par des sorties d'injection de carburant, un circuit de retour de carburant reliant chaque sortie de fuite (F), de chaque injecteur audit réservoir, le dispositif comportant en outre un circuit de retour selon l'invention. 20 L'invention concerne également un moteur dont les chambres de combustion sont alimentées en carburant par un dispositif d'injection selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description 25 qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente des mesures de pression dans le circuit de retour à proximité de l'injecteur 30 d'extrémité amont pour un dispositif ne mettant pas en 6 œuvre l'invention (Courbe A) et pour un dispositif mettant en œuvre l'invention (Courbe B) ; - la figure 2 représente le dispositif d'injection selon un premier mode d'exécution - la figure 3 représente le dispositif d'injection selon un deuxième mode d'exécution. Dans la suite de la description, on qualifiera un élément d'amont ou d'aval en fonction de sa position par rapport au sens normal d'écoulement du carburant dans le dispositif d'injection. Ce dispositif d'injection de carburant 1 un circuit d'alimentation 2 et un circuit de retour 3. Le circuit d'alimentation 2 comprend une pompe à carburant 4 permettant de puiser du carburant d'un réservoir 5 de carburant et d'augmenter sa pression et de l'envoyer vers un rail 6. Le rail 6 est relié à des injecteurs 7a,7b,7c,7d par des conduits d'arrivée de carburant respectifs 8a,8b,8c,8d. En agençant le rail 6 entre la pompe à carburant 4 et les injecteurs 7a,7b,7c,7d, la pression du carburant est homogénéisée entre la pluralité d'injecteurs 7a,7b,7c,7d. Les injecteurs 7a,7b,7c,7d possèdent chacun une sortie d'injection 9a,9b,9c,9d apte à injecter du carburant dans une chambre de combustion par exemple. Le circuit de retour 3 comprend un conduit de collecte de fuite 11 comprenant plusieurs branches lia,lib,llc,lld aptes à conduire le carburant non injecté par les sorties d'injection 9a,9b,9c,9d à partir de sorties de fuite F des injecteurs 7a,7b,7c,7d vers le réservoir 5 de carburant. 7 Ces branches lla,llb,llc,lld s'étendent à partir du conduit de collecte de fuite 11 à partir de points de raccordement respectifs 12a,12b,12C,12d distincts des uns des autres. Ces points 12a,12b,12C,12d de raccordement sont ainsi reliés en des positions distinctes le long du conduit de collecte de fuite d'amont en aval. Le point de raccordement le plus proche du réservoir 5 de carburant est dénommé point de raccordement d'extrémité aval 12a et le point de raccordement le plus éloigné du réservoir 5 de carburant, point de raccordement d'extrémité amont 12d. Vers son extrémité aval, le conduit de collecte de fuite 11 présente un clapet taré 13 en pression, ou plus généralement un moyen dé maintien et de régulation de pression, et qui permet d'assurer un niveau de pression suffisant au bon fonctionnement des injecteurs 7a,7b,7c,7d de l'ordre de 6 à 8 bars. L'extrémité aval du conduit de collecte de fuite 11 est reliée au réservoir 5 de carburant afin de permettre la récupération du carburant non injecté par les sorties d'injection 9a,9b,9c,9d, le clapet taré 13 étant disposé en amont du réservoir 5 de carburant et en aval des injecteurs 7a,7b,7c,7d. Plus particulièrement, le clapet taré 13 est disposé en amont du réservoir 5 de carburant et en aval du point de raccordement d'extrémité aval 12a. De manière analogue à la dénomination des points de raccordement 12a,12b,12C,12d, les injecteurs sont dénommées injecteur d'extrémité amont, ou injecteur d'extrémité aval et les branches sont dénommées branches d'extrémité amont et branche d'extrémité aval. En fonctionnement, des ondes de pression générées par le clapet taré 13 se propagent dans le circuit de retour 3 et plus particulièrement dans le conduit de collecte de fuite 11 de l'aval vers l'amont, jusqu'à atteindre les sorties de fuite F des injecteurs 7a,7b,7c,7d. Ce phénomène affecte les injecteurs 7a,7b,7c,7d qui sont situés les plus en amont le long du conduit de collecte de fuite 11 et plus particulièrement l'injecteur d'extrémité amont 7d, au niveau duquel l'onde est confinée et bloquée. Selon l'invention, on place un conduit de bouclage 20, en parallèle d'au moins une partie de la longueur du conduit de collecte 11, ce conduit de bouclage 20 ayant pour fonction de relier la sortie de fuite F de l'injecteur d'extrémité amont 7d, à un point du conduit de collecte de fuite situé plus en aval et situé en amont du clapet taré 13. Le conduit de bouclage peut être est réalisé dans un matériau déformable, afin d'atténuer davantage l'effet des ondes de pression, et de limiter les fluctuations de pression. Le conduit de bouclage peut être aussi réalisé 25 dans un matériau rigide de manière à en améliorer la tenue mécanique. Selon un premier mode d'exécution de l'invention, décrit à la figure 2, l'entrée 21 du conduit de bouclage 20 est reliée à la branche d'extrémité amont 30 110d et la sortie 22 du conduit de bouclage 20 est reliée à la branche immédiatement située plus en aval le long du conduit de collecte de fuite 11. Plus généralement, la sortie 22 du conduit de bouclage 20 est reliée à une branche située plus en aval le long du conduit de collecte de fuite 11. L'entrée 21 du conduit de bouclage 20 pourra être reliée à une branche lla,llb,llc,lld autre que la branche d'extrémité amont 11d et la sortie 22 du conduit de bouclage 20 pourra être reliée à située plus en aval le long du conduit de collecte de fuite 11. En utilisant un conduit de rebouclage de longueur réduite, on parvient à limiter avantageusement le coût de l'invention. Selon un deuxième mode d'exécution de l'invention, décrit à la figure 3, l'entrée 21 du conduit de bouclage 20 est reliée au point de raccordement d'extrémité amont 12d et la sortie 22 est reliée au conduit de collecte 11 en amont du clapet taré en pression 13 et en aval du point de raccordement d'extrémité aval 12a. Ces deux modes d'exécution de l'invention peuvent être également partiellement combinés de sorte qu'on peut relier l'entrée 21 du conduit de bouclage 20 à une branche lla,llb,llc,lld et relier la sortie 22 au conduit de collecte de fuite 11 en amont du clapet taré en pression 13 et en aval du point de raccordement d'extrémité aval 12a. Les composants et éléments du circuit de retour 3 peuvent être prévus pour être démontables du reste du dispositif d'injection. On peut ainsi adapter un circuit de retour 3 mettant en oeuvre l'invention sur un dispositif d'injection 1 pourvu à l'origine d'un circuit de retour 3 ne mettant pas en oeuvre l'invention.5 REVENDICATIONS1) Circuit de retour (3) de carburant pour un dispositif d'injection de carburant (1), ledit circuit (3) étant apte à être relié à des sorties de fuite F d'une pluralité d'injecteurs (7a,7b,7c,7d) par des branches (lla,llb,llc,lld) d'un conduit de collecte de fuites (11), ledit conduit de collecte (11) étant apte à être relié vers une première extrémité aval à un injecteur d'extrémité aval (7a) par une branche d'extrémité aval (11a) et vers une première extrémité amont à un injecteur d'extrémité amont (7d) par une branche d'extrémité amont (11d), de sorte que le carburant expulsé par les sorties de fuite F des injecteurs (7a,7b,7c,7d) s'écoule par l'extrémité aval du conduit de collecte (11) vers un réservoir (5) de carburant caractérisé en ce qu'un conduit de bouclage (20) est disposé en parallèle d'au moins une partie de la longueur du conduit de collecte (11), de sorte que des ondes de pression se propageant de l'aval vers l'amont du conduit de collecte (11) sont reconduites vers une portion aval du conduit de collecte (11). 2) Circuit de retour (3) de carburant selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'entrée du conduit de bouclage (20) est agencée, d'une part, entre une première entrée d'une branche (lla,llb,llc,lld) du conduit de collecte de fuite (11) ,et, d'autre part, en amont d'un point de raccordement (12a,12b,12c,12d) d'une branche (lla,llb,llc,lld) au conduit de collecte (11) situé en aval de ladite 12 première entrée de branche (lla,llb,llc,lld) du conduit de collecte de fuite (11). 3) Circuit de retour (3) de carburant selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'entrée (21) du conduit de bouclage (20) est agencéé, d'une part, entre une première entrée d'une branche (lla,llb,llc,lld) du conduit de collecte de fuite {11), et, d'autre part, en amont du point de raccordement (12a,12b,12c,12d) de cette branche (lla,llb,llc,lld). 4) Circuit de retour (3) de carburant selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'entrée (21) du conduit de bouclage (20) est relié au conduit de collecte de fuite (11) au niveau d'un point de raccordement (12a,12b,12c,12d) d'une branche (11a,llb,llc,lld). 5) Circuit de retour (3) de carburant selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que une sortie (22) du conduit de bouclage (20) débouche dans le conduit de collecte de fuite (11-) en amont d'un moyen de maintien et régulation de pression (13). 6) Circuit de retour (3) de carburant selon l'une des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que la sortie (22) du conduit de bouclage (20) débouche dans le conduit de collecte de fuite (11) au niveau d'une branche (lla,llb,llc,lld) se situant en aval de son entrée (21). '7) Circuit de retour (3) de carburant selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la sortie (22) du conduit de bouclage (20) débouche dans le conduit de collecte de fuite (11) au niveau d'une 13 branche (lla,llb,llc,lld) se situant en aval de son entrée (21). 8) Circuit de retour (3) de carburant selon la revendication 5 caractérisé en ce que la sortie (22) du conduit de bouclage (20) débouche dans le conduit de collecte de fuite (11) en aval du point de raccordement d'extrémité aval (12a). 9) Circuit de retour (3) de carburant selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le conduit de bouclage (20) est réalisé dans un matériau déformable sous l'effet des ondes de pression afin de les atténuer. 10) Dispositif d'injection de carburant (1) pour moteur à combustion comportant in circuit d'alimentation (2) reliant une pompe (4) apte à puiser du carburant dans un réservoir (5) de carburant à des entrées de carburant d'une pluralité d'injecteurs (7a,7b,7c,7d) en vue d'en injecter au moins une partie par des sorties d'injection de carburant (9a,9b,9c,9d), un circuit de retour de carburant (8) reliant chaque sortie de fuite (F), de chaque injecteur (7a,7b,7c,7d) audit réservoir (4), caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de retour (3) selon l'une des revendications précédentes. 11) Moteur. à combustion interne dont les chambres de combustion sont alimentées en carburant par un dispositif d'injection (1) selon la revendication précédente.30