FR2772839A1 - Petrol pump for direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une pompe à carburant, notamment essence, en particulier pour l'injection directe du carburant dans un moteur à combustion interne, un groupe électro-pompe comportant une telle pompe et un véhicule automobile équipé d'un tel groupe électro-pompe. The invention relates to a fuel pump, in particular gasoline, in particular for the direct injection of fuel into an internal combustion engine, an electric pump unit comprising such a pump and a motor vehicle equipped with such an electric pump group. .
Les pompes d'injection d'essence que l'on utilise jusqu'à présent sont du type à piston mobile selon un mouvement rectiligne de va-et-vient. The petrol injection pumps which have been used hitherto are of the piston type movable in a straight back and forth movement.
Ces pompes présentent l'inconvénient d'être relativement encombrante et pour les véhicules dans lesquels la pompe est entraînée par le moteur thermique, il s'ajoute à cet inconvénient notamment la contrainte d'une pompe de gavage. These pumps have the drawback of being relatively bulky and for vehicles in which the pump is driven by the heat engine, there is added to this drawback in particular the constraint of a booster pump.
La présente invention a pour but de proposer une pompe du type indiqué plus haut qui pallie les inconvénients qui viennent d'être énoncés, de l'état de la technique. The object of the present invention is to propose a pump of the type indicated above which overcomes the drawbacks which have just been stated, of the state of the art.
Pour atteindre ce but, la pompe est caractérisée en ce qu'elle est une pompe hydraulique à engrenage comprenant un carter délimitant une cavité dans laquelle sont montés rotatifs dans des sens opposés, deux pignons engrenant l'un l'autre, des chambres d'entrée et de refoulement de fluide hydraulique étant prévues de part et d'autre de la zone d'engrenage des pignons et en ce qu'elle est pourvue de moyens d'étanchéité périphériques au carburant entre les chambres d'entrée et de refoulement de celui-ci, supplémentaires en fonction de la diminution de la viscosité du fluide hydraulique. To achieve this goal, the pump is characterized in that it is a hydraulic gear pump comprising a casing delimiting a cavity in which are rotatably mounted in opposite directions, two pinions meshing one another, chambers of hydraulic fluid inlet and outlet being provided on either side of the pinion gear area and in that it is provided with fuel sealing means between the inlet and outlet chambers of that -ci, additional depending on the decrease in the viscosity of the hydraulic fluid.
Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'étanchéité périphériques sont réalisés par l'augmentation du nombre des dents des pignons. According to a characteristic of the invention, the peripheral sealing means are produced by increasing the number of teeth of the pinions.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les paliers des pignons sont réalisés en un matériau de faible usure et à bas coefficient de frottement, tel qu'un matériau à base de carbone, en céramique ou aluminium à revêtement à plasma. According to another characteristic of the invention, the pinion bearings are made of a material of low wear and with a low coefficient of friction, such as a material based on carbon, ceramic or aluminum with plasma coating.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est une pompe à paliers mobiles compensés en pression pour une injection haute pression. According to another characteristic of the invention, the pump is a pump with pressure compensated movable bearings for high pressure injection.
Le groupe électro-pompe selon l'invention est caractérisé en ce qu'il utilise une pompe selon l'invention. The electric pump group according to the invention is characterized in that it uses a pump according to the invention.
Selon une caractéristique de l'invention, le groupe comporte un moteur électrique sans balais. According to a characteristic of the invention, the group comprises a brushless electric motor.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, I'arbre menant de la pompe est accouplé à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement comportant un boîtier creux interposé entre le carter de la pompe et un flasque avant du moteur et l'ensemble formé par l'assemblage de la pompe, du dispositif d'accouplement et du moteur forme un bloc compact. According to yet another characteristic of the invention, the drive shaft of the pump is coupled to the motor shaft by means of a coupling device comprising a hollow housing interposed between the pump housing and a flange front of the motor and the assembly formed by the assembly of the pump, the coupling device and the motor forms a compact block.
Selon encore une caractéristique de l'invention, I'arbre menant de la pompe est axialement aligné avec l'arbre moteur. According to yet another characteristic of the invention, the drive shaft of the pump is axially aligned with the drive shaft.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, I'espace interne du boîtier du dispositif d'accouplement comporte le mécanisme d'accouplement et l'électronique de commande du moteur. According to yet another characteristic of the invention, the internal space of the housing of the coupling device comprises the coupling mechanism and the engine control electronics.
Le véhicule automobile selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est équipé d'un groupe électro-pompe selon l'invention. The motor vehicle according to the invention is characterized in that it is equipped with an electric pump group according to the invention.
Selon une caractéristique de l'invention le groupe électro-pompe est susceptible d'être placé à proximité ou à l'intérieur du réservoir à essence dans un véhicule automobile à moteur à combustion interne. According to a characteristic of the invention, the electric pump group is capable of being placed near or inside the petrol tank in a motor vehicle with an internal combustion engine.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels:
- la figure 1 est une vue latérale, avec coupe partielle, d'un groupe électro-pompe selon la présente invention;
- la figure 2 est une vue latérale selon un angle décalé de 90" par rapport à la figure 1, avec coupe partielle le long de la ligne ll-ll de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue de dessus, avec coupe partielle, du groupe électro-pompe selon la figure 2, et
- la figure 4 est une vue de détail, à plus grande échelle de la partie en coupe hachurée de la figure 3.The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of examples illustrating an embodiment. of the invention and in which:
- Figure 1 is a side view, partly in section, of an electric pump unit according to the present invention;
- Figure 2 is a side view at an angle offset by 90 "with respect to Figure 1, with partial section along the line II-II of Figure 1;
FIG. 3 is a top view, with partial section, of the electric pump unit according to FIG. 2, and
FIG. 4 is a detail view, on a larger scale, of the hatched cross-section of FIG. 3.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif la présente invention dans son application à un groupe électro-pompe pour l'injection à haute pression de l'essence dans un moteur à combustion interne. The present invention will be described below, by way of nonlimiting example, in its application to an electro-pump unit for the high pressure injection of petrol in an internal combustion engine.
En se reportant aux figures 1 et 2, on constate que le groupe électro-pompe selon l'invention comporte une pompe à engrenage 1, un moteur électrique 2 destiné à entraîner la pompe par l'intermédiaire d'un dispositif 3 d'accouplement de la pompe au moteur. Referring to FIGS. 1 and 2, it can be seen that the electric pump group according to the invention comprises a gear pump 1, an electric motor 2 intended to drive the pump by means of a device 3 for coupling the pump to the motor.
La pompe 1 comprend essentiellement un carter creux 5, dont la cavité présente une section transversale ovoïde 6. Dans cette cavité sont montés rotatifs, dans des sens de rotation opposés, deux pignons 7, 8 engrenant l'un l'autre. Les deux pignons sont supportés par des paliers 9, 10 mobiles compensés en pression tels que décrits dans le brevet français N" 2 543 229 qui appartient à la demanderesse. Dans cette cavité débouchent des canaux d'entrée il et de refoulement 12, avec des chambres d'entrée et de refoulement 13, 14 situées de part et d'autre de la zone d'engrènement 15. The pump 1 essentially comprises a hollow casing 5, the cavity of which has an ovoid cross section 6. In this cavity are rotatably mounted, in opposite directions of rotation, two pinions 7, 8 meshing with one another. The two pinions are supported by mobile pressure compensated bearings 9, 10 as described in French patent No. 2,543,229 which belongs to the applicant. In this cavity open inlet and outlet channels 12, with inlet and outlet chambers 13, 14 located on either side of the engagement zone 15.
L'un des deux pignons, à savoir le pignon 7, est solidaire en rotation de l'arbre 17 qui constitue l'arbre menant et fait saillie de la pompe, tandis que le pignon mené 8 est solidaire en rotation de l'arbre 18 inclu à l'intérieur de la pompe.One of the two pinions, namely the pinion 7, is integral in rotation with the shaft 17 which constitutes the driving shaft and projects from the pump, while the driven pinion 8 is integral in rotation with the shaft 18 included inside the pump.
Etant donné que les détails de la structure de la pompe ne font pas partie de la présente invention, ils ne sont pas décrits ci-après. Une description détaillée d'une telle structure se trouve dans le brevet français N" 2 543 229 susmentionné. Since the details of the pump structure are not part of the present invention, they are not described below. A detailed description of such a structure can be found in the above-mentioned French patent No. 2,543,229.
Une particularité de la pompe selon l'invention réside dans le fait qu'elle est utilisée comme pompe pour injecter un fluide d'une faible viscosité, tel que de l'essence, dans la chambre de combustion d'un moteur thermique. A special feature of the pump according to the invention lies in the fact that it is used as a pump for injecting a fluid of low viscosity, such as petrol, into the combustion chamber of a heat engine.
Or, on comprend aisément que l'efficacité de la pompe dépend de l'étanchéité périphérique entre les pignons et le carter, c'est à dire notamment le long de la face interne de la cavité sur laquelle glissent les dents des pignons qui sont indiqués en 18. Cette étanchéité ne pose pas de problème tant que la viscosité du fluide est suffisante. Par contre, ce problème d'étanchéité est particulièrement accru dans le cas présent, où le fluide est constitué par de l'essence dont la viscosité est très faible.However, it is easily understood that the efficiency of the pump depends on the peripheral seal between the pinions and the casing, that is to say in particular along the internal face of the cavity on which the teeth of the pinions which are indicated slide. in 18. This sealing does not pose any problem as long as the viscosity of the fluid is sufficient. On the other hand, this sealing problem is particularly increased in the present case, where the fluid consists of gasoline whose viscosity is very low.
La présente invention propose une solution à ce problème. Cette solution consiste à prévoir à l'intérieur de la cavité de la pompe des moyens d'étanchéité supplémentaires par rapport aux pompes à engrenage connues. II s'est avéré que cet effet peut être obtenu en augmentant le nombre des dents, ce qui entraîne l'augmentation souhaitée de l'étanchéité périphérique le long de la face interne de la cavité et aussi au niveau de l'engrènement des dents dans la zone 15. A titre d'exemple, les pignons comportent 23 dents, ce qui donne un module de 0,652, défini essentiellement par le rapport de l'entre-axe des pignons au nombre des dents. A titre de comparaison, les pompes connues, fonctionnant par exemple avec de l'huile, possède, pour un même entre-axe, un nombre de Il à 13 dents. Bien entendu, le nombre des dents est à choisir selon le type du fluide hydraulique. II s'est avéré qu'il existe un nombre optimal au-delà duquel se produisent des phénomènes préjudiciables à la pompe, tels que par exemple une diminution de la résistance mécanique des dents et des problèmes vibratoires entraînant une augmentation désagréable du bruit produit par la pompe. The present invention provides a solution to this problem. This solution consists in providing inside the pump cavity additional sealing means compared to known gear pumps. It has been found that this effect can be obtained by increasing the number of teeth, which results in the desired increase in peripheral tightness along the internal face of the cavity and also at the level of the engagement of the teeth in zone 15. For example, the pinions have 23 teeth, which gives a module of 0.652, defined essentially by the ratio of the center distance of the pinions to the number of teeth. By way of comparison, the known pumps, operating for example with oil, have, for the same center distance, a number of Il with 13 teeth. Of course, the number of teeth is to be chosen according to the type of hydraulic fluid. It has been found that there is an optimum number beyond which phenomena detrimental to the pump occur, such as for example a reduction in the mechanical strength of the teeth and vibration problems resulting in an unpleasant increase in the noise produced by the pump.
Une autre particularité de l'invention réside dans le fait que les paliers 9, 10 de support des pignons 7, 8 sont réalisés en un matériau de faible usure, tel que par exemple un matériau à base de carbone, en céramique, en aluminium à revêtement plasma. Ces paliers permettent de résoudre les problèmes d'usure qui surviennent avec de l'essence qui est un fluide très peu lubrifiant. Another feature of the invention resides in the fact that the bearings 9, 10 for supporting the pinions 7, 8 are made of a material of low wear, such as for example a carbon-based material, ceramic, aluminum with plasma coating. These bearings make it possible to solve the wear problems which arise with gasoline which is a very little lubricating fluid.
En proposant comme pompe à essence une pompe à engrenage,
I'invention permet de réaliser un groupe électro-pompe d'une structure très compacte grâce à la possibilité d'accoupler directement l'arbre menant 17 de la pompe 1 à l'arbre de sortie 20 du moteur 2, à l'aide de moyens d'accouplement 21 disposés à l'intérieur du boîtier 3. Ce dernier, de forme générale cylindrique, est monté par une de ses faces frontales sur la bride avant 23 du moteur et porte sur son autre face frontale extérieure la pompe 1 qui y est fixée à l'aide de vis 24. L'arbre menant 17 de la pompe et l'arbre moteur 20 du moteur électrique s'étendent dans la cavité 25 du boîtier 3 de façon à se trouver mutuellement en regard à l'intérieur d'un embout tubulaire axial interne 27 faisant saillie de la paroi frontale supérieure du boîtier 3, qui porte la pompe.By offering as a fuel pump a gear pump,
The invention makes it possible to produce an electric pump group with a very compact structure thanks to the possibility of directly coupling the driving shaft 17 of the pump 1 to the output shaft 20 of the motor 2, using coupling means 21 arranged inside the housing 3. The latter, of generally cylindrical shape, is mounted by one of its front faces on the front flange 23 of the motor and carries on its other external front face the pump 1 which there is fixed with screws 24. The drive shaft 17 of the pump and the motor shaft 20 of the electric motor extend into the cavity 25 of the housing 3 so as to be located opposite one another inside d 'an internal axial tubular end piece 27 projecting from the upper front wall of the housing 3, which carries the pump.
Les moyens d'accouplement 21 des deux arbres se trouvent à l'intérieur de l'embout et celui-ci comporte un joint d'étanchéité annulaire 28 interposé entre l'extrémité interne de la face interne de l'embout et l'arbre moteur 20. L'espace interne 25 du boîtier d'accouplement 3 loge en outre l'électronique de commande du moteur 2, le dispositif de connexion électrique étant indiqué en 30. The coupling means 21 of the two shafts are located inside the end piece and the latter comprises an annular seal 28 interposed between the internal end of the internal face of the end piece and the drive shaft 20. The internal space 25 of the coupling box 3 also houses the engine control electronics 2, the electrical connection device being indicated at 30.
Encore une autre particularité de l'invention réside dans le fait que le moteur électrique 2 est un moteur sans balais avec contrôleur de commutation intégré. Le moteur peut être adapté pour pouvoir fonctionner à toutes tensions appropriées telles que par exemple à 12 ou 42 volts. La vitesse du moteur peut être pilotée indépendamment de la vitesse du moteur thermique, en fonction des conditions de démarrage du moteur, de la quantité d'essence injectée et la pression d'injection en cas de pilotage de la pression. Yet another feature of the invention lies in the fact that the electric motor 2 is a brushless motor with integrated switching controller. The motor can be adapted to be able to operate at any suitable voltage such as, for example, 12 or 42 volts. The engine speed can be controlled independently of the speed of the heat engine, depending on the engine starting conditions, the amount of fuel injected and the injection pressure if the pressure is controlled.
L'invention telle que décrite présente de nombreux avantages. The invention as described has many advantages.
L'utilisation d'une pompe à essence du type à engrenage permet de réduire considérablement les dimensions de la pompe et assure l'obtention d'un groupe électro-pompe d'une structure compacte peu encombrante. L'intérêt de l'entraînement de la pompe par un moteur électrique réside dans le fait que la pompe peut être désaccouplée du moteur thermique. II est donc possible de piloter la vitesse de rotation de la pompe indépendamment de la vitesse du moteur thermique et d'optimiser le débit en fonction du besoin réel en quantité d'essence injectée. L'emploi d'un moteur sans balais présente, par rapport à un moteur à balais, les avantages d'une meilleure endurance (pas d'usure des balais) et de meilleurs temps de réponse. L'assemblage décrit de la pompe et de son moteur d'entraînement électrique sous forme d'un groupe électropompe compact assure une liberté de disposition de ce groupe et donne la possibilité de supprimer la pompe de gavage si le groupe est placé dans le réservoir d'essence où à proximité de celui-ci.The use of a fuel pump of the gear type makes it possible to considerably reduce the dimensions of the pump and ensures the production of an electric pump group with a compact, space-saving structure. The advantage of driving the pump by an electric motor lies in the fact that the pump can be uncoupled from the heat engine. It is therefore possible to control the speed of rotation of the pump independently of the speed of the heat engine and to optimize the flow rate as a function of the real need in terms of quantity of petrol injected. The use of a brushless motor has, compared to a brushed motor, the advantages of better endurance (no wear of the brushes) and better response times. The described assembly of the pump and its electric drive motor in the form of a compact electropump group ensures freedom of arrangement of this group and gives the possibility of eliminating the booster pump if the group is placed in the tank d 'essence where near it.
II est à noter que la présente invention ne concerne pas seulement un groupe électro-pompe tel que représenté mais également la pompe séparément. It should be noted that the present invention does not only concern an electric pump group as shown but also the pump separately.
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