EP0980472A1 - By-pass de delestage pour pompe a injection directe a haute pression - Google Patents

By-pass de delestage pour pompe a injection directe a haute pression

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EP0980472A1
EP0980472A1 EP98924389A EP98924389A EP0980472A1 EP 0980472 A1 EP0980472 A1 EP 0980472A1 EP 98924389 A EP98924389 A EP 98924389A EP 98924389 A EP98924389 A EP 98924389A EP 0980472 A1 EP0980472 A1 EP 0980472A1
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high pressure
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pressure
booster pump
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Magneti Marelli France SAS
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    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
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    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/31—Control of the fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a load shedding device for a high-pressure direct injection pump intended to supply gasoline to a bank of injectors of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the gasoline engines for motor vehicles currently developed emit into the atmosphere, among other things, large quantities of carbon dioxide (C0 2 ), or approximately 170 g of C0 2 per 100 km traveled.
  • C0 2 carbon dioxide
  • a second solution consists of placing injectors directly in an engine combustion chamber.
  • the injector is subjected to downstream pressure variations linked to the Beau de Rochas cycle and, on the other hand, the metering of the injected petrol must be carried out very precisely.
  • a high pressure injection pump associated with a pressure regulator is used to supply the injectors with high pressure fuel.
  • the high pressure injection pump is a mechanical pump driven by the motor vehicle engine.
  • the speed of rotation of the pump thus depends on that of the motor.
  • the pressure regulator cannot therefore ensure that the engine speeds are particularly low, for example during the starting phase, a stable pressure at the injectors, which is detrimental to the good progress of the combustion.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned above, by providing a device making it possible to obtain a stable fuel pressure at the level of the injectors in order to reduce the fuel consumption as well as the C0 2 rate, without impair engine performance.
  • Another object of the invention is to reduce the residual gasoline pressure in the injectors when the engine is stopped or when the electrical supply to a vehicle engine control system is cut.
  • the present invention relates to a load shedding device of a direct high pressure injection pump intended to supply gasoline to a rail of injectors of an internal combustion engine of a motor vehicle, the high pressure pump being connected, by a supply line, to an electric low pressure booster pump, which communicates with a fuel tank, and the high pressure delivered being regulated by a pressure regulator, characterized in that the pressure regulator is a regulator three - way, a first way connecting the high pressure pump to the manifold of 1 injectors, a second way connecting the high pressure pump to the tank and the third way connecting the low pressure booster pump to the injector manifold, the second way being selectively open in normal operation, the first channel being closed when the third channel is open and vice versa in operation under power supply, the third way being:
  • - track B is connected to the supply duct, downstream of the booster pump;
  • the pressure delivered by the booster pump is regulated by a low pressure regulator;
  • the third channel C is at least partly integrated in the three-way pressure regulator;
  • the third channel C is fully integrated in the three-way pressure regulator.
  • FIG. 1 shows, in schematic form, a first embodiment of the load shedding device of a high pressure direct injection pump according to the present invention
  • FIG. 2 represents a second embodiment of the load shedding device according to the present invention.
  • the motor vehicle on board which is intended to be installed the device according to the present invention, represented in FIG. 1, comprises, in a manner known in itself, an engine control system which includes a computer 1 which controls:
  • the computer receiving information from a series of sensors 12 measuring different engine parameters such as air flow, water temperature or even air temperature, as well as a pressure sensor 13 measuring the gasoline pressure in the manifold 5 of injectors 6.
  • the booster pump 11 is placed in a fuel tank 14 and is connected by a pipe 15 to the high pressure injection pump 10 to supply the latter with gasoline.
  • This pump is an electric pump connected, via the computer, to a battery (not shown) of the vehicle and the initial switching on / off of which is controlled by a user of the vehicle when the latter wants to start the engine or 1 'stop.
  • the pressure regulator 9 takes the form of a three-way valve mounted on the high pressure injection pump 10 or integrated into it and the first path A of which connects this high pressure pump 10 to the manifold 6 injectors 5, the second path B connects the pump 10 to the fuel tank 14 downstream of a pressure regulation device and the third path C connects the booster pump 11 to the manifold 6 of injectors 5.
  • This path It is partially or fully integrated into the pressure regulator 9.
  • the high pressure injection pump 10 is a mechanical pump whose operation is linked to the operation of the engine, that is to say that the number of revolutions per minute of the pump 10 is linked to the number of revolutions per minute of the engine.
  • the high pressure pump 10 can supply high pressure gasoline stabilized by the pressure regulator 9 in the manifold 6 of injectors 5 only after a certain predetermined threshold linked to the number of revolutions per minute. of the motor.
  • this engine rotates at a number of revolutions per minute below the predetermined threshold while, as soon as it is energized, the electric booster pump 11 supplies in line 15 of the gasoline under low pressure.
  • the computer 1 then controls the closing of the first channel A and the opening of the third channel C. A bypass is thus formed so that the high pressure pump 10 is bypassed or bypassed so that the pump booster 11 supplies the manifold 6 of injectors 5 with gasoline under a stabilized low pressure.
  • the computer 1 When the engine is running at a number of revolutions greater than the predetermined threshold allowing proper operation of the high pressure pump 10, the computer 1 then closes the third channel C and opens the first channel A of the pressure regulator 9.
  • the high pump pressure 10 then injects petrol into the manifold 6 under high pressure while the booster pump 11 supplies petrol to the high pressure pump 10, the second path B is selectively opened by the regulator to allow return or discharge to the reservoir 14 excess fuel supplied to rail 6.
  • the system defaults to open track B so as to promote a rapid return of the fuel to the tank and thus reduce the fuel pressure prevailing in the boom 6.
  • a load shedding of the high-pressure pump 10 is thus formed. This makes it possible to avoid stressing the injectors 5 by a residual pressure prevailing in the manifold 6. This reduces the criticality of the sealing of the injectors (leaks to the cylinders) and of evaporation of the system formed by the fuel line and the ramp (SHED standards).
  • the path B directly connects the high pressure pump 10 to the fuel tank 14.
  • the path B is connected to the conduit supply 15, downstream of the booster pump 11.
  • This booster pump is further provided with a low pressure regulator 16 which, in the event of a power failure of the engine-control system, is forced to open in the direction of return of gasoline to the tank so as to relieve the low and high pressure network.
  • the high regulator pressure 9 may not be controlled by the computer 1 but, for example, by a shock detector, a vehicle attitude detector or even any organ for detecting malfunctions of the vehicle.

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Abstract

L'invention est relative à un dispositif de délestage d'une pompe à injection directe à haute pression (10) destinée à alimenter en essence une rampe (6) d'injecteurs d'un moteur de véhicule automobile, la pompe (10) étant alimentée en carburant par une pompe électrique de gavage (11) basse pression communiquant avec un réservoir de carburant (14) et la haute pression délivrée étant régulée par un régulateur de pression (9), ce régulateur de pression (9) prenant la forme d'une vanne trois voies alimentant, au-dessous d'un seuil prédéterminé de la vitesse de rotation du moteur, la rampe (6) en essence par la pompe de gavage (11), puis alimentant cette rampe (6) par la partie haute de la pompe à injection (10) lorsque le régime moteur est au-dessus du seuil prédéterminé.

Description

BY-PASS DE DELESTAGE POUR POMPE A INJECTION DIRECTE A
HAUTE PRESSION
La présente invention est relative à un dispositif de délestage d'une pompe à injection directe à haute pression destinée à alimenter en essence une rampe d'injec- teurs d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
Les moteurs à essence pour véhicules automobiles actuellement développés émettent dans l'atmosphère, entre autre, de grandes quantités de dioxyde de carbone (C02), soit environ 170 g de C02 pour 100 km parcourus.
Or, pour satisfaire aux projets de normes européennes anti-pollution qui seront en vigueur en 2005, le fonctionnement des moteurs de véhicules automobiles devra satisfaire à une réduction de 25 % environ d'émissions en C02, soit environ 120 g.
La quantité de C02 émise étant directement proportionnelle à la consommation en carburant du moteur, les solutions adoptées consistent à abaisser cette consommation. Une première solution basée sur le concept d'injection séquentielle indirecte dans un collecteur d'admission, en amont de soupapes d'admission, utilise un mélange air/essence appauvri. Toutefois, les résultats de cette solution sont limités dans la mesure où un mélange trop pauvre entraîne un fonctionnement incorrect du moteur.
Une deuxième solution, appelée "injection directe", consiste à placer des injecteurs directement dans une chambre de combustion du moteur. Dans ce concept, d'une part, l'injecteur est soumis aux variations de pression aval liées au cycle de Beau de Rochas et d'autre part, le dosage de l'essence injectée doit être réalisé très précisément. Pour cela, une pompe à injection à haute pression associée à un régulateur de pression est utilisée pour fournir, aux injecteurs, du carburant sous haute pression.
Or, la pompe à injection à haute pression est une pompe mécanique entraînée par le moteur du véhicule automobile. La vitesse de rotation de la pompe dépend ainsi de celle du moteur.
Le régulateur de pression ne peut donc pas assurer aux régimes moteur particulièrement peu élevés, par exemple en phase de démarrage, une pression stable aux injecteurs, ce qui est préjudiciable au bon déroulement de la combustion.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un dispositif permettant d'obtenir une pression d'essence stable au niveau des injecteurs pour diminuer la consommation en carburant ainsi que le taux de C02 et ce, sans altérer les performances du moteur. Un autre but de l'invention est de réduire la pression résiduelle en essence dans les injecteurs lors de l'arrêt du moteur ou d'une coupure d'alimentation électrique d'un système contrôle-moteur du véhicule.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de délestage d'une pompe à injection directe à haute pression destinée à alimenter en essence une rampe d' injecteurs d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la pompe haute pression étant reliée, par un conduit d'alimentation, à une pompe électrique de gavage basse pression, qui communique avec un réservoir de carburant, et la haute pression délivrée étant régulée par un régulateur de pression, caractérisé en ce que le régulateur de pression est un régulateur à trois voies, une première voie reliant la pompe haute pression à la rampe d1 injecteurs, une deuxième voie reliant la pompe haute pression au réservoir et la troisième voie reliant la pompe de gavage basse pression à la rampe d' injecteurs, la deuxième voie étant sélectivement ouverte en fonctionnement normal, la première voie étant fermée lorsque la troisième voie est ouverte et réciproquement en fonctionnement sous alimentation électrique, la troisième voie étant :
- normalement ouverte lorsque la pompe électrique de gavage n'est pas sous tension, la deuxième voie étant forcée à 1 'ouverture ; - maintenue ouverte lors de la phase de démarrage du moteur, la pompe de gavage étant sous tension pour fournir de l'essence aux injecteurs sous basse pression stable ; et
- fermée lorsque le régime moteur atteint un seuil prédéterminé correspondant à une vitesse de rotation de la pompe haute pression adaptée pour fournir de 1 ' essence sous haute pression stable aux injecteurs.
Le dispositif selon l'invention peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la voie B relie la pompe haute pression directe- ment au réservoir ;
- la voie B est reliée au conduit d'alimentation, , en aval de la pompe de gavage ;
- la pression délivrée par la pompe de gavage est régulée par un régulateur basse pression ; - la troisième voie C est au moins en partie intégrée dans le régulateur de pression à trois voies ; et
- la troisième voie C est totalement intégrée dans le régulateur de pression à trois voies.
Deux exemples de réalisation de 1 ' invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente, sous forme schématique, un premier mode de réalisation du dispositif de délestage d'une pompe à injection directe haute pression selon la présente invention ; et la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif de délestage selon la présente invention.
Le véhicule automobile à bord duquel est destiné à être installé le dispositif selon la présente invention, représenté à la figure 1, comporte, de manière connue en soi, un système de contrôle-moteur qui comprend un calculateur 1 qui commande :
- l'ouverture et la fermeture d'un papillon de gaz 2 d'une tubulure d'admission 3 en air du moteur (non représenté) ,
- le fonctionnement d' injecteurs 5 appartenant à une rampe d' injecteurs 6,
- le fonctionnement de bobines d'allumage 7 de bougies 8, - le fonctionnement d'un régulateur de pression 9 associé à une pompe à injection directe à haute pression 10, ainsi que le fonctionnement d'une pompe de gavage 11, le calculateur recevant des informations de la part d'une série de capteurs 12 mesurant différents paramètres moteur tels que l'écoulement d'air, la température d'eau ou bien encore la température d'air, ainsi que d'un capteur de pression 13 mesurant la pression en essence dans la rampe 5 d' injecteurs 6. La pompe de gavage 11 est placée dans un réservoir d'essence 14 et est reliée par un conduit 15 à la pompe d'injection haute pression 10 pour alimenter celle-ci en essence. Cette pompe est une pompe électrique reliée, via le calculateur, à une batterie (non représentée) du véhicule et dont la mise sous tension/hors tension initiale est commandée par un utilisateur du véhicule lorsque celui-ci veut mettre en route le moteur ou 1 ' arrêter.
Selon la présente invention, le régulateur de pression 9 prend la forme d'une vanne trois voies montée sur la pompe à injection haute pression 10 ou intégrée à celle- ci et dont la première voie A relie cette pompe haute pression 10 à la rampe 6 d' injecteurs 5, la deuxième voie B relie la pompe 10 au réservoir à essence 14 en aval d'un dispositif de régulation de pression et la troisième voie C relie la pompe de gavage 11 à la rampe 6 d' injecteurs 5. Cette voie C est en partie ou totalement intégrée dans le régulateur de pression 9.
La pompe à injection haute pression 10 est une pompe mécanique dont le fonctionnement est lié au fonctionnement du moteur, c'est-à-dire que le nombre de tours par minute de la pompe 10 est lié au nombre de tours par minute du moteur.
Par conséquent, la pompe haute pression 10 ne peut fournir dans la rampe 6 d' injecteurs 5 de l'essence sous haute pression stabilisée par le régulateur de pression 9 qu'à partir d'un certain seuil prédéterminé lié au nombre de tours par minute du moteur.
Or, lors de la phase de mise en route du moteur, ce moteur tourne à un nombre de tours par minute inférieur au seuil prédéterminé tandis que, dès sa mise sous tension, la pompe électrique de gavage 11 fournit dans la conduite 15 de l'essence sous basse pression. Le calculateur 1 commande alors la fermeture de la première voie A et 1 ' ouverture de la troisième voie C. Un by-pass est ainsi constitué pour que la pompe haute pression 10 soit shuntée ou by-passée de manière à ce que la pompe de gavage 11 alimente la rampe 6 d' injecteurs 5 en essence sous une pression basse stabilisée.
Lorsque le moteur tourne à un nombre de tours supérieur au seuil prédéterminé permettant un bon fonction- nement de la pompe haute pression 10, le calculateur 1 ferme alors la troisième voie C et ouvre la première voie A du régulateur de pression 9. La pompe haute pression 10 injecte alors l'essence dans la rampe 6 sous haute pression tandis que la pompe de gavage 11 alimente en essence la pompe haute pression 10, la deuxième voie B est sélectivement ouverte par le régulateur pour permettre le retour ou refoulement vers le réservoir 14 du surplus d'essence fournie à la rampe 6.
Enfin, lorsque l'utilisateur arrête le fonctionne- ment du moteur ou lorsqu'une coupure d'alimentation générale, par exemple, par un coupe-circuit, se produit lors d'un choc du véhicule, le système se met par défaut en condition d'ouvrir la voie B de manière à favoriser un retour rapide de l'essence dans le réservoir et ainsi diminuer la pression d'essence régnant dans la rampe 6. Un délestage de la pompe haute-pression 10 est ainsi constitué. Ceci permet d'éviter de solliciter les injecteurs 5 par une pression résiduelle régnant dans la rampe 6. Ainsi sont diminuées les criticités d'étanchéité des injecteurs (fuites vers les cylindres) et d'évaporation du système formé par le conduit d'essence et la rampe (normes SHED).
Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, la voie B relie directement la pompe haute pression 10 au réservoir d'esence 14. Toutefois, dans un deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 2, la voie B est reliée au conduit d'alimentation 15, en aval de la pompe de gavage 11. Cette pompe de gavage est en outre munie d'un régulateur basse pression 16 qui, en cas de coupure d'alimentation du système contrôle-moteur, est forcé en ouverture dans le sens du retour de 1 'essence vers le réservoir de façon à délester le réseau basse et haute pression.
Les autres éléments constitutifs du dispositif de délestage sont semblables à ceux décrits précédemment et le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation est identique à celui décrit en regard de la figure 1. En variante, en particulier lors de la phase de délestage, le régulateur haute pression 9 peut ne pas être commandé par le calculateur 1 mais par exemple, par un détecteur de choc, un détecteur de l'assiette du véhicule ou bien encore tout organe de détection d'anomalies de fonc- tionnement du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de délestage d'une pompe à injection directe (10) à haute pression destinée à alimenter en essence une rampe (6) d' injecteurs (5) d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la pompe haute pression (10) étant reliée, par un conduit d'alimentation (15), à une pompe électrique (11) de gavage basse pression qui communique avec un réservoir de carburant (14) et la haute pression délivrée étant régulée par un régulateur de pression (9), caractérisé en ce que le régulateur de pression ( 9 ) est un régulateur à trois voies (A, B, C), une première voie A reliant la pompe haute pression (10) à la rampe (6) d' injecteurs (5), une deuxième voie B reliant la pompe haute pression (10) au réservoir (14) et une troisième voie C reliant la pompe de gavage (11) à la rampe (6) d' injecteurs ( 5 ) , la deuxième voie B étant sélectivement ouverte en fonctionnement normal, la première voie A étant fermée lorsque la troisième voie C est ouverte et réciproquement en fonctionnement sous alimentation électrique, la troisième voie C étant :
- normalement ouverte lorsque la pompe électrique de gavage (11) n'est pas sous tension, la deuxième voie B étant alors forcée à 1 ' ouverture ; - maintenue ouverte lors de la phase de démarrage du moteur, la pompe de gavage (11) étant sous tension pour fournir de l'essence sous basse pression stable aux injecteurs ( 5 ) ; et
- fermée lorsque le régime moteur atteint un seuil prédéterminé correspondant à une vitesse de rotation de la pompe haute pression ( 10 ) adaptée pour fournir de 1 ' essence sous haute pression stable aux injecteurs (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie B relie la pompe haute pression (10) directement au réservoir (14).
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie B est reliée au conduit d'alimentation (15), en aval de la pompe de gavage (11).
4. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la pression délivrée par la pompe de gavage est régulée par un régulateur basse pression (16).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième voie C est au moins en partie intégrée dans le régulateur de pression (9) à trois voies.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième voie C est totalement intégrée dans le régulateur de pression ( 9 ) à trois voies.
EP98924389A 1997-05-09 1998-05-06 By-pass de delestage pour pompe a injection directe a haute pression Expired - Lifetime EP0980472B1 (fr)

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