Brevet FR2577622A1 — publié le 19860822

La présente invention concerne d'une façon gé- nérale des systèmes d'alimentation en carburant pour mo- teurs à combustion interne fonctionnant dans un avion, et elle a trait plus particulièrement à un système de ce genre comportant un dispositif mécanique d'alimentation en carburant ainsi qu'un dispositif électronique d'injec- tion de carburant destinés à assurer une assistance en cas de panne électrique. Il existe de nombreux systèmes connus d'alJ'-. Lation en carburant pour moteurs à combustion interne. Cependant, les moteurs à combustion interne utilisés dans des avions comportent principalement un système hydro-mécanique d'injection de carburant, bien que cer- tains moteurs d'avions utilisent un carburateur pour 1' lalimentation en carburant. D'une manière connue le svs- time de carburation comprend une tringlerie à papillon qui comm.ande la quantité de carburant débité dansun pas sage d étranglement du carburateur en vue de son utili-i sation pour une inflammation dans les cylindres du moteur. Le carburateur est relié à un distributeur qui dirige le mélange de carburant vers les cylindres. Cependant, bien que de tels systèmes soient généralement capables de fournir une quantité suffisante de carburant aux cylindres pour le fonctionnement des moteurs dans une large gamme de vitesses de ces derniers, une variation de la quantité de carburant fournie à chaque cylindre ainsi que des va- riations de la richesse du mélange de carburant peuvent provoquer des pertes en carburant et se traduire par un mauvais rendement de fonctionnement du moteur. Pour remlédier aux difficultés mentionnés ci-des- sus, on a conçu des systèmes hydro-mécaniques d'injection de carburant permettant de fournir à chaque cylindre une quantité nécessaire et correctement dosée de carburants En général, de tels systèmes comprennent plusieurs buses d'injection dont le nombre correspond à celui des cylindres du moteur, de façon que du carburant soit injecté direc- tement dans chaque cylindre par une buse. Le fonctionne- ment du système d'injection est commandé manuellement par un dispositif hydromécanique qui peut être réglé en réponse à des variations des conditions de marche du moteur, comme la température et la vitesse de moteur. En outre, de tels systèmes peuvent être particulièrement avantageux pour une utilisation dans des moteurs d'avions pour la raison que des effets perturbateurs se produisent à cause de variations de la pression ambiante, comme des variations d'altitude et des effets de gravitation en cours de manoeuvre, ou bien à cause de variations des conditions de fonctionnement du moteur. Il en résulte que la plupart des moteurs d'avions du type à combustion in- terne utilisent des systèmes d'injection de carburant à la place des systèmes de carburation. Cependant, puisque les systèmes d'injection de carburant sont commandés par le pilote de l'avion, ce pilote doit effectuer en permanence une lecture de jauges et d'indicateurs définissant les conditions de marche du moteur et assurer, après avoir effectuer lesdites lectures, l'appauvrissement ou l'enrichissement du mélange de car- burant en fonction des spécifications de réglage qui sont données par le fabricant du moteur. Malheureusement, lors- qu'on n'effectue pas des réglages recommandés par le fa- bricant, cela se traduit par une diminution des perfor- mances du moteur et par une réduction notable de sa durée de service. En particulier, un appauvrissement du mélange de carburant est souhaitable pour obtenir un fonctionne- ment optimal à la puissance de croisière, mais un appau- vrissement excessif peut produire une température exces- sivement élevée dans les cylindres, et il en résulte une diminution de la durée de service du moteur et sa destruc- tion possible. En outre, bien que des systèmes électro- niques d'injection de carburant aient été utilisés dans des véhicules terrestres, ils n'ont pas été considérés comme bien adaptés pour être utilisés dans des avions. Du fait que du courant électrique est nécessaire pour le fonctionnement de systèmes électroniques d'injec- tion, il aurait été nécessaire par le passé d'équiper un tel avion d'un système d'assistance électrique pour empêcher une défaillance du moteur dans le cas d'une panne du système électrique principal. Malheureusement, il est possible que des conditions causant une défail- lance du système électrique principal puissent également produire une défaillance du système électrique secondaire, en rendant ainsi impossible le fonctionnement de l'avion et en mettant en grand danger l'avion, ses passagers et et son équipage. En outre, un système électrique d'assis- tance peut être complexe et coûteux à installer, notam- ment quand le système doit fonctionner plus que le dispo- sitif d'injection de carburant. La présente invention remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus par la création d'un système méca- nique d'injection de carburant utilisable avec des moteurs à combustion interne qui emploient des systèmes électro- niques d'injection de carburant. Le système de distribu- tion de carburant conforme à la présente invention uti- lise le système d'alimentation en carburant connu exis- tant dans l'avion sans modification et il emploie des pièces standard, de sorte que le système de distribution de carburant peut être commodément mis en service et entretenu. En outre, il est évident qu'une introduction de carburant dans les cylindres du moteur n'est pas uni- quement dépendante de la disponibilité de courant élec- trique et, en conséquence, le système de la présente invention évite l'obligation de faire intervenir les systèmes électriques d'assistance complexes qui étaient nécessaires par le passé pour maintenir le fonctionnement de l'avion et pour éliminer les risques possibles résultant d'une coupure du courant électrique dans l'avion. Néan- moins, le système électronique d'injection de carburant comporte également un circuit de commande pour régler automatiquement l'introduction du mélange de carburant dans les cylindres en réponse aux conditions de fonction- nement détectées. D'une façon générale, la présente invention com- prend un système mécanique de distribution de carburant connu mais non généralement utilisé dans des moteurs d'avion et associé à un système électronique d'injection de carburant automatisée. Chaque système est relié par l'intermédiaire d'un conduit approprié à la sortie de la pompe à carburant. Le conduit de fluide comporte une valve de dérivation dont une entrée communique avec la pompe à carburant et qui comporte deux sorties. Une première sor- tie de la vanne de dérivation communique avec plusieurs buses d'injecteurs, une buse d'injection étant montée de manière à être en communication fluidique avec chacun des cylindres du moteur au moyen d'un orifice, d'un col- lecteur d'admission, ou analogue. La seconde sortie com- munique avec un dispositif d'étranglement mécanique, comme un carburateur monté sur un collecteur d'admission. Le fonctionnement des buses d'injecteurs est commandé par un circuit de commande externe pourvu de moyens de signalisation réagissant à des conditions par- ticulières du moteur. Dans le mode préféré de réalisation, le circuit de commande réagit à des signaux reçus en pro- venance d'un capteur de température de gaz d'échappement, d'un capteur de température de cylindre, d'un capteur de vitesse de moteur et d'un capteur de pression de collec- teur. En outre, le système de commande peut être actionné manuellement de telle sorte que le système électronique d'injection de carburant puisse fonctionner lorsqu'une panne se produit dans les dispositifs de captage ou dans le circuit de commande automatique, et il comprend des moyens pour arrêter automatiquement le mode d'appauvris- sement automatique. -De toutes manières, la valve de dérivation com- ptend un moyen d'actionnement de valve qui relie l'entrée de la valve à la seconde sortie alimentant le dispositif mécanique de distribution de carburant lorsqu'aucun si- gnal électrique n'est disponible pour le système d'al- lumage électronique. Inversement, l'application d'un signal électrique en vue de l'enclenchement du système d'allumage électronique assure l'actionnement de la valve de telle sorte que l'entrée communique avec la première sortie en communication fluidique avec les buses d'injec- teurs. Puisque le système électronique de distribution de carburant peut fournir plus efficacement la quantité nécessaire de carburant aux cylindres, la quantité de carburant débitée par la pompe peut dépasser les besoins des cylindres dans des conditions particulières de fonc- tionnement. En outre, lorsque le moteur est arrêté à chaud, du carburant non utilisé et restant dans les con- duits de carburant se vaporise et il est souhaitable d'évacuer le carburant vaporisé pour éviter un risque d'explosion. En conséquence, un conduit de retour partant du conduit de fluide aboutissant aux buses d'injecteurs communique avec le réservoir de carburant de façon à per- mettre une recirculation du carburant non utilisé pour un usage ultérieur et un refroidissement. De préférence, le conduit de retour comporte un orifice étranglé pour faire en sorte qu'une quantité suffisante de carburant soit toujours disponible dans les buses d'injection en vue du fonctionnement correct du moteur à combustion in- terne et-pour créer une pression hydrostatique faisant en sorte que du carburant soit refoulé dans les cylindres en dépit de variations de la pression dans lesdits cylin- dres. En outre, un régulateur à soupape de sûreté fait en sorte que la pression de service, c'est-à-dire la pression régnant dans le conduit de carburant aboutis- sant aux buses d'injection, ne dépasse pas un niveau souhaitable. A la lumière de la description faite ci-dessus, on se rend compte que le système de distribution de car- burant de la présente invention constitue un dispositif mécanique pouvant être instantanément enclenché pour assister un dispositif électronique d'injection de car- burant. En outre, le système de commande automatique évite des erreurs qui étaient précédemment imputables à une défaillance du pilote pour actionner le système élec- tronique d'injection de carburant en accord avec les spé- cifications du fabricant. Néanmoins, la commande automa- tique peut encore être remplacée par une commande ma- nuelle assurée par le pilote, si nécessaire. En outre, le système de la présente invention ne nécessite d'apporter aucune modification à un système existant d'alimentation en carburant d'un avion pour in- corporer le double système de distribution de carburant de la présente invention. Egalement, chacun des compo- sants utilisés dans le système de distribution de carbu- rant peut être constitué par des composants d'équipements d'automobiles commodément disponibles puisque le circuit de commande permet d'adapter le dispositif électronique d'injection de carburant en vue de son utilisation dans des conditions de fonctionnement d'un avion. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en ré- férence au dessin unique annexé dans lequel: la Fig. 1 donne une représentation schématique du système électronique et mécanique de distribution de carburant de la présente invention. Le système électronique et mécanique de distri- bution de carburant 10 conforme à la présente invention est incorporé au système d'alimentation en carburant 12 d'un moteur d'avion. Le système d'alimentation en car- burant 12 comprend un réservoir de carburant 14 relié par l'intermédiaire d'une pompe électrique 16 et d'un conduit séparé d'alimentation 17 pourvu d'une soupape d'arrêt 15, à un passage de fluide 18. La pompe électrique 16 est utilisée pour débiter du carburant pendant le démarrage d'un moteur froid, ou bien pour purger la vapeur des conduits de carburant après que le moteur chaud a été arrêté, tandis que la soupape d'arrêt 15 ferme le conduit d'alimentation 17 pour empêcher un retour immédiat au réservoir 14. En outre, la pompe 16 constitue un élément d'assistance pour une pompe mécanique à carburant 22. En variante, la pompe mécanique 22 aspire du carburant se trouvant dans le réservoir 14 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation 17. De toutes manières, le passage de fluide 18 communique avec l'entrée 20 de la pompe mécanique 22. De préférence, la pompe mécanique est ac- tionnée par une transmission accessoire, elle-même en- traînée par le moteur de l'avion auquel du carburant doit être fourni. La sortie 24 de la pompe mécanique 22 est reliée par un passage fluidique 26 à un carburateur 28, d'une manière bien connue. Le système d'alimentation 12 comporte également un régulateur de pression de service 31 comportant une soupape de sécurité 32 se déchargeant dans le collecteur (non représenté) et un conduit de réaction 30 qui est relié par une extrémité en amont de l'entrée 20 de la pompe mécanique, tandis que son autre extrémité est placée en communication fluidique avec l'aval de la sortie 24 de la pompe mécanique. Evidemment, le carburateur 28 est relié à un collecteur d'admission (non représente) d'une manière bien connue, de telle sorte que le carburant fourni au carburateur en provenance du passage fluidique 26 et qui a été mélangé avec de l'air introduit dans le car- burateur puisse atre transmis aux cylindres du moteur à combustion interne. En outre, il est avantageux d'uti- liser des injecteurs 34 actionnés mécaniquement pour introduire efficacement du carburant dans l'air fourni au carburateur 28 sans qu'il se produise d'effets per- turbateurs résultant de variations de la pression am- biante et de forces dynamiques pendant le fonctionnement de l'avion. Dans le mode préféré de réalisation de la pré- sente invention, une valve de dérivation 40 est interpo- sée dans le passage fluidique 26 de manière que son en- trée 42 soit en communication fluidique avec la sortie 24 de la pompe 22. La valve de dérivation 40 comporte une première sortie 44 et une seconde sortie 46 et il est prévu un dispositif d'actionnement de valve 48 pour relier sélectivement l'entrée 42 avec la sortie 44, ou bien la sortie 46. La sortie 46 est reliée au carburateur 28 par un passage fluidique approprié 50. La sortie 44 de la valve de dérivation 40 est reliée par un conduit fluidique 52 avec plusieurs buses d'injecteurs 54. Le nombre de buses d'injecteurs 54 correspond au nombre de cylindres du moteur à combustion interne de l'avion. Chaque buse d'injecteur 54 est montée de manière à décharger du carburant directement dans un cylindre du moteur ou dans un passage fluidique communiquant avec le cylindre. La décharge est commandée par des signaux électriques transmis par des conducteurs électriques 56 reliant les buses d'injecteurs 54 avec un circuit de commande 58, d'une manière bien connue. Alors que chacune des buses 54 est branchée en communication fluidique avec le conduit de fluide 52, ce conduit 52 est également branché en communication fluidique avec un conduit de retour 60 placé en aval des buses 54 et communiquant avec le réservoir de car- burant 14. Le conduit de retour 60 comporte une partie pourvue d'un orifice étranglé, comme indiqué schémati- quement en 62 sur le dessin, pour faire en sorte que le carburant arrive sous une pression suffisante dans les buses 54 et ne contourne pas prématurément les buses d'injecteurs tout en poursuivant son chemin vers le réservoir de carburant 14. Une jauge de mesure de pres- - 10 sion 61, communiquant avec le conduit de retour 60, comme indiqué schématiquement sur la Fig. 1, contrôle la pres- sion de service et est montée avantageusement de manière à être observée par le pilote. Il en résulte que le pi- lote reçoit une indication visible que le régulateur 31 est en service ou bien une indication-de la condition d'une opération de purge de vapeur. Le circuit de commande 58 est relié à plusieurs dispositifs de détection par l'intermédiaire de conduc- teurs appropriés qui transmettent un signal électrique en réponse à la détection de conditions de fonctionnement. En particulier, dans le mode préféré de réalisation de la présente invention, le circuit de commande 58 est relié à un appareil de détection de vitesse 64, à un capteur de pression de collecteur 66, à un capteur de température de gaz d'échappement 68 et à un capteur de température de cylindre 70. Evidemment, chaque capteur est placé à distance du circuit de commande 58 de façon à être disposé à proximité du lieu de captage de sa con- dition respective. Cependant, les capteurs précités peu- vent être d'un type disponible d'une manière classique, et il n'est pas nécessaire de les décrire de façon plus détaillée en ce qui concerne la présente invention. Le circuit de commande 58 est relié par l'inter- médiaire d'un panneau de commande 72 et d'un interrupteur 74 à une source de courant électrique 76. Le panneau de commande 72 comporte des moyens pour appauvrir automati- quement le mélange air/carburant débité par les buses d'injecteurs après que le moteur a fonctionné à une vi- tesse constante pendant un temps prédéterminé et comporte une lampetémoin 83 pour signaler lorsque le circuit d'appauvrissement automatique est en service. Le panneau de commande 72 comporte une lampe témoin 78 pour indiquer lorsque l'interrupteur 74 est fermé pour fournir du cou- rant électrique au panneau de commande 72 ainsi qu'au circuit de commande 58. Le signal électrique est également applique, par l'intermédiaire d'un conducteur 80, au dis- positif d'actionnement de valve 48, qui se présente de préférence sous la forme d'un solénoïde relié à un obtu- rateur de valve. Lors de la réception du signal électrique, le dispositif d'actionnement de valve 48 relie la sortie 44 avec l'entrée 42 de la valve de dérivation 40 de ma- nière à faire parvenir un écoulement de carburant dans les buses d'injecteurs 54. Autrement, quand l'interrupteur 74 est ouvert, aucun signal électrique n'est appliqué au conducteur 80, de sorte que le dispositif d'actionnement de valve 48 établit la communication fluidique entre l'entrée 42 et la sortie 46 et arrête l'écoulement de carburant vers la sortie 44 et vers les buses d'injecteur 54. Il en résulte que, lors d'une panne du système électrique o du courant électrique n'est plus fourni au panneau de commande 72 ou au circuit de commande 58, la valve de dérivation dérive automatiquement du carburant vers le carburateur 28 et contourne le système électro- nique d'injection de carburant 11. D'autre part, l'appli- cation d'un courant électrique par l'intermédiaire de l'interrupteur 74 au panneau de commande 72 produit dans le conducteur 80 un signal électrique qui rétablit la liaison du système d'alimentation en carburant 12 avec les buses d'injecteurs commandées électroniquement. En outre, lorsqu'il est nécessaire de tester l'avion pour un fonctionnement sans courant électrique, l'interrupteur 74 peut être ouvert pour simuler une condition de coupure de courant. Néanmoins, le moteur continue à recevoir suf- fisamment de carburant pour le système mécanique d'ali- mentation 11. En outre, le panneau de commande 72 comporte également un moyen pour régler manuellement le mélange de carburant débité par les buses d'injecteurs. Bien que le circuit de commande 58 enrichisse automatiquement le mélange pour un démarrage à froid, la commande automatique est automatiquement arrêtée quand le circuit de commande 58 fait défaut pour répondre en correspondance aux spécifications de fonctionnement qui sont imposées pour obtenir un fonctionnement optimal sar. Par exemple, si la température des culasses de cylindres dépasse une valeur critique mais si le circuit de commande 58 est incapable de régler la richesse du mélange de carburant en vue de compenser la chauffe excessive, un élément de commande 90 désexcite automatiquement le circuit d'appauvrissement automatique pour permettre l'actionnement du moyen de commande manuelle 85 en vue de régler le mélange de carburant en conformité avec les spécifications imposées. Une lampe témoin 87 indique quand le circuit de commande 58 a arrêté son fonction- nement automatique et quand le pilote doit effectuer d'autres réglages concernant le mélange de carburant fourni aux cylindres. Bien entendu, la présente invention n'est nul- lement limitée aux modes de réalisation décrits et repré- sentées; elle est susceptible de nombreuses variantes ac- cessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, comportant un réservoir de carbu- rant relié à l'entrée d'une pompe à carburant entraînée mécaniquement et des conduits pour relier la sortie de la pompe à carburant à un dispositif d'introduction de carburant dans les cylindres, caractérisé en ce que ledit dispositif d'introduction de carburant comprend: - un dispositif électronique d'injection de car- burant (11) actionné électriquement de façon à injecter des quantités dosées de carburant dans chaque cylindre dudit moteur à combustion interne et comportant au moins une buse d'injecteur (54), le nombre desdites buses (54) correspondant au nombre des cylindres du moteur, et des moyens pour relier chaque buse d'injecteur en com- munication fluidique avec au moins un desdits cylindres, - un moyen de carburation (28) pour doser méca- niquement l'introduction de carburant dans les cylindres du moteur à combustion interne, comportant des moyens pour fournir du carburant aux cylindres, une valve de dérivation (40) comportant une entrée (42), une première sortie (44), une seconde sortie (46), et des moyens pour relier sélectivement ladite entrée (42) en communication fluidique avec une desdites première et seconde sorties (44, 46), - un premier conduit de fluide (26) pour relier la sortie de la pompe avec ladite entrée (42) de la valve (40), - un second conduit de fluide (52) pour relier ladite première sortie (44) avec lesdites buses d'injec- teurs (54), - un troisième conduit de fluide (50) pour relier ladite sortie (46) avec ledit moyen de carburation (28), et en ce que ledit moyen de liaison sélective comprend un dispositif d'actionnement de valve (48) pour sélectionner ladite seconde sortie (46) en réponse à l'absence d'un signal électrique audit moyen électronique d'injection de carburant (11). 2. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un quatrième conduit de fluide (60) servant à relier le se- cond conduit de fluide (52) avec ledit réservoir (14) en aval desdites buses d'injecteurs (54), de façon qu'un excès de carburant débité par ladite pompe vers lesdits injecteurs (54) soit renvoyé au réservoir (14). 3. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que ledit quatrième conduit de fluide (60) comprend un moyen (62) pour étrangler l'écou- lement de carburant du second conduit vers le réservoir (14). 4. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que ledit moyen (62) étran- glant l'écoulement est un moyen servant à produire une augmentation de la pression de service pour lesdites buses (54). 5. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend enoutreunmoyen (31) pour réduire un excès de pression dans ledit second conduit (52). 6. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que ledit moyen (31) de réduction de pression comprend un conduit placé en communication fluidique avec l'entrée (20) de pompe (22) par une extré- mité et avec la sortie (24) depompe (20) par sonautreextrémité, et comportant entre lesdites extrémités une soupapedesécurité (32). 7. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'ali- mentation électronique comprend un dispositif (58) pour régler la quantité de carburant déchargée desdites buses (54) en réponse à au moins une condition de fonctionnement du moteur. 8. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage (58) comprend un moyen (72) pour appauvrir automa- tiquement le mélange de carburant après que le moteur a maintenu une vitesse constante pendant une période pré- déterminée. 9. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage (58') comprend un moyen (68) pour régler automa- tiquement la quantité de carburant en réponse à des va- riations de la température des gaz d'échappement. 10. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage (58) comprend un moyen (66) pour régler automa- tiquement la quantité de carburant en réponse à des va- riations de la pression de collecteur. 11. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage (58) comprend un moyen (64) pour régler automa- tiquement la quantité de carburant en réponse à la vitesse du moteur. 12. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage (58) comprend un moyen (70) pour régler automati- quement la quantité de carburant en réponse à la température des cylindres. 13. Système d'injection de carburant selon la reven- dication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de commande (90) pour désexciter automatiquement ledit moyen (72) d appauvrissement automatique du mélange de carburant quand la température des culasses de cylindres dépasse une valeur prédéterminée.