EP1884656A1 - Pompe transfert pour injection d'essence à haute pression - Google Patents

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EP1884656A1
EP1884656A1 EP07290936A EP07290936A EP1884656A1 EP 1884656 A1 EP1884656 A1 EP 1884656A1 EP 07290936 A EP07290936 A EP 07290936A EP 07290936 A EP07290936 A EP 07290936A EP 1884656 A1 EP1884656 A1 EP 1884656A1
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Florent Sellas
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Continental Automotive France SAS
Siemens Automotive Hydraulics SA
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    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements

Definitions

  • the present invention relates to improvements to pumps for injection of high pressure gasoline of the type comprising a piston displacing hydraulic fluid in a deformable element such as a bellows, the deformations of said bellows in a cylindrical chamber filled with fuel causing a effect of pumping said fuel to high pressure injectors.
  • the present invention aims to provide a solution to two problems that the mounting of this type of pump on motors.
  • the first problem is that on some engines it is necessary to integrate the high-pressure direct injection pump at the end of the camshaft or on the transmission pulleys and not directly on the cylinder head.
  • an angle gear is necessary, which entails various disadvantages, such as: bulkiness of the pump, need for an adaptation box, lubrication means, noise, wear of elements etc ...
  • the second problem stems from the fact that for such an assembly it is necessary to provide an operating clearance between the drive means of the pump and the latter, such as the Oldham seal type.
  • the pump When the pump is single-piston, there will be significant variations in the resistive torque of the pump, with even, possibly negative peaks, variations that can lead to detachment of the contacting faces that transmit the torque, detachment that is generating returns of torque in the motor shaft. These torque returns are a disruptive element for the operation of the engine such as: torque surges on the camshaft or timing chain, unacceptable noise.
  • the solution to the first problem is to design the pump so that the oil part includes not only the pumping part but also the entire drive and angle transmission part.
  • the solution of the second problem is to have a free wheel between the drive shaft and the cam.
  • the pump according to the invention comprises a drive shaft 1, connected by an Oldham seal 2 to the drive member (camshaft for example) not shown.
  • This tree is carried by a housing 3.
  • This shaft carries a cam 5, which in the example shown has four lobes 6.
  • a piston 10 is supported by means of a spring 11, against the cam 5, with the interposition between the piston 10 and the cam 5 of a roller 7, carried by a shaft 8 by means of a roller bearing. needles 9.
  • a support piece 12 is interposed between the roller 7 and the piston 10.
  • This support piece 12 advantageously consists of two bowls 12a, 12b, separated by a partition 12c provided with a plurality of orifices 23.
  • the outer wall of the support piece 12 has recesses which facilitate the passage of the oil around this piece 12.
  • the end 13a of the sleeve 13 enters a bellows 14, provided at its lower end with a circular part 15, reftentioned by a return spring 16.
  • a disk 17 which has in its center a bore 19, in which slides a finger 18, carried by said circular part 15 at its center. This ensures correct guidance of the bellows 14 during its successive elongations.
  • the guiding of the bellows 14 makes it possible to decrease and to adjust as best as possible the diameter of the chamber 20 in which said bellows is struggling; this chamber 20 being filled with fuel.
  • FIG. 1 it can be seen that the cam 5 rotates inside a circular chamber 21 formed inside the housing 3.
  • This room 21; the bore 22 inside which the roller 7, the bearing piece 12 and the upper part of the piston 10 slide; the internal bore 10a of said piston; the internal bore of the sheath 13 and the inside of the bellows 14 are filled by the hydraulic fluid.
  • This liquid passes around the part 12 and also inside where it passes through the partition 12a through the orifices 23; then it enters the internal bore 10a of the piston 10 through the orifice 24 and passes through the disc 17 through the orifices 25.
  • a volume compensator 26 which communicates with the chamber 21 in which the cam 5 ( Figure 1).
  • a nonreturn valve 28 is disposed in the internal bore 10a of the piston 10.
  • FIG. 3 represents an alternative embodiment of the upper part of FIG. 2 illustrating the drive mechanism of the cam 5.
  • the cam 5 is, in this example, in one piece with the drive shaft 1, the Oldham 2 seal transmission comprising a freewheel mechanism 3.
  • the cam portion 5 comprises a cylindrical bowl 32 in which is engaged a cylindrical axis 31 with interposition between said axis 31 and the inner wall of the bowl of a guide member.
  • the bearing 4 carrying the shaft 1 is located outside the housing 3, the lip seal 30 being in the housing 3, between the bearing 4 and the cam 5.
  • the bearing 4 is not lubricated by the hydraulic oil but by the engine oil.

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Abstract

La présente invention concerne une pompe transfert pour injection d'essence à haute pression du type comportant un piston (10) refoulant du liquide hydraulique dans un soufflet déformable (14), les déformations dudit soufflet (14) dans une chambre cylindrique (20) remplie de carburant, provoquant un effet de pompage à haute pression dudit carburant ; une came (5) munie de lobes (6) portée par un arbre d'entraînement (1), caractérisée par le fait que la partie huile de la pompe comprend : la partie de l'arbre d'entraînement (1) portant la came (5) ; la came (5) et ses lobes (6) ; le galet (7) avec son arbre (8) et son roulement (9) portés par une pièce d'appui (12), galet par lequel la came (5) prend appui sur le piston (10) ; ainsi que la partie supérieure dudit piston (10) : de sorte que toute la partie mécanique d'entraînement et de renvoi d'angle baigne dans l'huile de la partie huile.

Description

  • La présente invention est relative à des perfectionnements aux pompes pour injection d'essence à haute pression du type comportant un piston refoulant du liquide hydraulique dans un élément déformable tel qu'un soufflet, les déformations dudit soufflet dans une chambre cylindrique remplie de carburant provoquant un effet de pompage dudit carburant vers des injecteurs à haute pression.
  • Des pompes de ce type ont été décrites dans les brevets 2.826.068, 2.828.240 et demande de brevet 06/02594 au nom de la demanderesse.
  • La présente invention a pour objet d'apporter une solution à deux problèmes que pose le montage de ce type de pompe sur des moteurs.
  • Le premier problème provient de ce que sur certains moteurs il est nécessaire d'intégrer la pompe d'injection directe à haute pression en bout de l'arbre à cames ou sur les poulies de transmission et non pas directement sur la culasse. Dans le cas d'une utilisation d'une pompe mono-piston un renvoi d'angle est nécessaire ce qui entraîne des inconvénients divers tels que : encombrement de la pompe, nécessité d'un boîtier d'adaptation, moyens de lubrification, bruits, usure des éléments etc...
  • Le deuxième problème provient de ce que pour un tel montage il est nécessaire de prévoir un jeu de fonctionnement entre le moyen d'entraînement de la pompe et celle-ci, du type joint de Oldham par exemple. Lorsque la pompe est mono-piston, il se produira des variations importantes du couple résistif de la pompe, avec même, éventuellement des pics négatifs, variations pouvant entraîner un décollement des faces en contact qui transmettent le couple, décollement qui est générateur de retours de couple dans l'arbre moteur. Ces retours de couple constituent un élément perturbateur pour le fonctionnement du moteur tels que : à-coups de couple sur l'arbre à cames ou chaîne de distribution, bruits inacceptables.
  • La solution du premier problème consiste à concevoir la pompe de façon que la partie huile comprenne non seulement la partie pompage mais aussi toute la partie entraînement et renvoi d'angle.
  • Cela présente comme avantages : d'une part la suppression d'une étanchéité dynamique en translation sur la pompe mono-piston transfert qui est très encombrante en longueur et difficile à maîtriser ; d'autre part toute la partie éléments d'entraînement sera parfaitement lubrifiée. De plus l'augmentation du volume d'huile fermé améliore la tenue dans le temps de l'huile et diminue les risques d'échauffement.
  • La solution du deuxième problème consiste à disposer une roue libre entre l'arbre d'entraînement et la came.
  • A titre d'exemple non limitatif et pour faciliter la compréhension de l'invention on a représenté aux dessins annexés :
    • la figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de la pompe transfert selon l'invention,
    • la figure 2 est une vue en coupe selon A-A de la figure 1,
    • la figure 3 est une vue partielle illustrant une variante de la figure 2.
  • En se reportant à ces figures, on voit que la pompe selon l'invention comporte un arbre moteur 1, relié par un joint Oldham 2 à l'organe d'entraînement (arbre à cames par exemple) non représenté.
  • Cet arbre est porté par un boîtier 3.
  • Cet arbre porte une came 5, qui, dans l'exemple représenté comporte quatre lobes 6.
  • Un piston 10, vient en appui au moyen d'un ressort 11, contre la came 5, avec interposition entre le piston 10 et la came 5 d'un galet 7, porté par un arbre 8 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 9.
  • De préférence une pièce d'appui 12 est interposée entre le galet 7 et le piston 10. Cette pièce d'appui 12 est avantageusement constituée de deux cuvettes inversées 12a, 12b, séparée par une cloison 12c munie d'une pluralité d'orifices 23.
  • La paroi externe de la pièce d'appui 12 comporte des évidements qui facilite le passage de l'huile autour de cette pièce 12.
  • Le piston 10, contretenu par le ressort 11, coulisse dans un fourreau 13.
  • L'extrémité 13a du fourreau 13 pénètre dans un soufflet 14, muni à son extrémité inférieure d'une pièce circulaire 15, contretenue par un ressort de rappel 16.
  • A l'intérieur du fourreau 13 et à son extrémité est disposé un disque 17 qui comporte en son centre un alésage 19, dans lequel coulisse un doigt 18, porté par ladite pièce circulaire 15, en son centre. Ceci assure un guidage correct du soufflet 14 lors de ses élongations successives. Le guidage du soufflet 14 permet de diminuer et d'ajuster au mieux le diamètre de la chambre 20 dans lequel ledit soufflet se débat ; cette chambre 20 étant remplie de carburant.
  • Sur la figure 1 on voit que la came 5 tourne à l'intérieur d'une chambre circulaire 21 ménagée à l'intérieur du boîtier 3.
  • Cette chambre 21 ; l'alésage 22 à l'intérieur duquel coulissent le galet 7, la pièce d'appui 12 et la partie supérieure du piston 10 ; l'alésage interne 10a dudit piston ; l'alésage interne du fourreau 13 et l'intérieur du soufflet 14 sont remplis par le liquide hydraulique. Ce liquide passe autour de la pièce 12 et également à l'intérieur où il traverse la cloison 12a par les orifices 23 ; puis il pénètre dans l'alésage interne 10a du piston 10 par l'orifice 24 et traverse le disque 17 par les orifices 25.
  • Cela assure une bonne communication entre eux des divers éléments remplis d'huile.
  • On obtient ainsi un volume relativement important du volume d'huile qui est continuellement pompé ce qui améliore la tenue dans le temps de cette huile et diminue les risques d'échauffement.
  • Pour éviter les effets de pulsations susceptibles d'être provoqués par les déplacements des lobes 6 de la came 5, il peut être avantageux de disposer un compensateur de volume 26, qui communique avec la chambre 21 dans laquelle se débat la came 5 (figure 1).
  • Pour la même raison on peut disposer un compensateur de volume 27, qui communique avec l'alésage 22 (figure 2).
  • De plus un clapet anti-retour 28 est disposé dans l'alésage interne 10a du piston 10.
  • Ceci a pour résultat que seule la partie 29 dudit alésage 10a, situé en aval du clapet anti-retour 28 est mise en pression et donc que seul un faible volume d'huile est mis en pression ; alors que le reste du volume d'huile n'est pas mis en pression. Lors du mouvement de remontée du piston 10, sous l'action du ressort de rappel 11, la communication est rétablie entre l'huile qui a été mise en pression et tout le reste qui ne l'a pas été.
  • Cela contribue à éviter l'échauffement de l'huile.
  • Comme l'arbre 1 est entraîné par un mécanisme à roue libre, les à-coups qui sont transmis à la came 5 ne sont pas transmis à l'arbre d'entraînement 1.
  • L'étanchéité de la partie huile de la pompe est assurée par un simple joint à lèvres 30 disposé entre l'arbre 1 et le boîtier 3.
  • Tous les composants de la partie mécanique d'entraînement : came 5, galet 7 et son roulement 9, pièce d'appui 12 coulissant dans l'alésage 22 baignent dans l'huile et sont parfaitement lubrifiés.
  • La figure 3 représente une variante de réalisation de la partie supérieure de la figure 2 illustrant le mécanisme d'entraînement de la came 5.
  • Dans cette figure, les mêmes éléments portent les mêmes références.
  • La came 5 est, dans cet exemple, d'une seule pièce avec l'arbre moteur 1, la transmission par joint Oldham 2 comportant un mécanisme à roue libre 3.
  • La partie faisant came 5 comporte une cuvette cylindrique 32 dans laquelle vient s'engager un axe cylindrique 31 avec interposition entre ledit axe 31 et la paroi interne de la cuvette d'un élément de guidage.
  • Le roulement 4 portant l'arbre 1 est situé à l'extérieur du boîtier 3, le joint d'étanchéité à lèvres 30 étant dans le boîtier 3, entre le roulement 4 et la came 5.
  • Dans cet exemple de réalisation, le roulement 4 n'est pas lubrifié par l'huile hydraulique mais par l'huile du moteur.

Claims (7)

  1. Pompe transfert pour injection d'essence à haute pression du type comportant un piston (10) refoulant du liquide hydraulique dans un soufflet déformable (14), les déformations dudit soufflet (14) dans une chambre cylindrique (20) remplie de carburant, provoquant un effet de pompage à haute pression dudit carburant ; une came (5) munie de lobes (6) portée par un arbre d'entraînement (1), caractérisée par le fait que la partie huile de la pompe comprend : la partie de l'arbre d'entraînement (1) portant la came (5) ; la came (5) et ses lobes (6) ; le galet (7) avec son arbre (8) et son roulement (9) portés par une pièce d'appui (12), galet par lequel la came (5) prend appui sur le piston (10) ; ainsi que la partie supérieure dudit piston (10) : de sorte que toute la partie mécanique d'entraînement et de renvoi d'angle baigne dans l'huile de la partie huile.
  2. Pompe transfert selon la revendication 1, dans laquelle l'étanchéité entre la partie huile et l'arbre d'entraînement (1) est assurée par un simple joint à lèvres (30).
  3. Pompe transfert selon les revendications 1 et 2, dans laquelle la chambre (21) du boîtier (3) dans laquelle se débat la came (5) est reliée à un compensateur de volume (26).
  4. Pompe transfert selon la revendication 3, dans laquelle un deuxième compensateur de volume (27) est relié à l'alésage (22) dans lequel se débattent le galet (7), la pièce d'appui (12) et la partie supérieure du piston (10).
  5. Pompe selon la revendication 4, dans laquelle le piston (10) comporte un alésage interne (10a) communiquant avec le susdit alésage (22) par un orifice (24) et comportant un clapet anti-retour (28) ; de sorte que le volume d'huile mis en pression est de faible importance.
  6. Pompe selon la revendication 5, dans laquelle le piston (10) coulisse dans un fourreau (13) muni à sa base d'un disque (17) portant un alésage (19) dans lequel coulisse un doigt (18) porté par une pièce (15) fixée à la base du soufflet (14) ; de façon à assurer le guidage dudit soufflet (14) lors de ses déformations successives.
  7. Pompe selon la revendication 1, dans laquelle le mécanisme d'entraînement de l'arbre (1) est un mécanisme à roue libre.
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