Brevet FR2585485A1 — publié le 19870130

Dans des systèmes d'alimentation en carburant s de moteurs à combustion interne, et en particulier de moteurs d'avions, du carburant est typiquement pompé à partir d'un réservoir ou d'une cuve jusqu'à un orifice d'entrée d'un dispositif de dosage de carburant. Le dispositif de dosage de carburant comprend un conduit de sortie qui est en communication fluidique avec le moteur et un conduit de retour de carburant qui est en communication fluidique avec le réservoir de car- burant. Un ensemble à soupapes logé à l'intérieur du dispositif de dosage de carburant relie de façon variable le conduit d'entrée aux conduits de sortie et de retour en correspondanoe avec les besoins en carburant du pilote du moteur Ainsi, si une quantité additionnelle de carburant doit être fournie au moteur, le dispositif de dosage de carbu- rant dérive une quantité de carburant augmentée en propcr- tionnellement deson conduit d'entrée vers le conduit de sortie et une quantité réduite vers son conduit de retour, et inversement. Un inconvénient de ces dispositifs de dosage de carburant connus consiste cependant en ce que la sou- pape est command& par une tringlerie mécanique s'étendant entre le pilote du moteur et le dispositif de dosage de carburant. Cela présente un inconvénient à plusieurs as- pects différents. En premier lieu, la tringlerie mécanique augmente le poids de l'ensemble du système d'alimentation en carburant. Cela est particulièrement désavantageux dans des applications o le poids est critique, comme des moteurs d'avions. En outre, la tringlerie mécanique néces- site un entretien et une inspection périodiques et elle est sujette à des pannes. Un autre inconvénient de ces dispositifs de do- sage de carburant connus actionnés mécaniquement consiste en ce que ces dispositifs nécessitent un actionnement phy- sique par le pilote du moteur. En tant que tels, ces dispositifs connus ne sont pas ai- sément adaptables à des systèmes automatiques d'alimenta- tion en carburant. La présente invention a pour but de créer un dispositif de dosage de carburant pour un système d'ali- - mentation en carburant qui remédie à tous les inconvé- nients mentionnés ci-dessus. En bref, le dispositif de la présente invention comprend un carter comportant un conduit d'entrée de car- burant, un conduit de sortie de carburant et un conduit de retour de carburant. Le conduit d'entrée de carburant est en communication fluidique avec une source de carbu- rant sous pression, tellequela sortie d'une pompe, tandis que le conduit de sortie de carburant est relié au système d'alimentation en carburant du moteur. Le conduit de re- tour de carburant est en communication fluidique avec le réservoir de carburant ou la cuve de carburant. Un élément distributeur outiroirestlogé à l'intérieur du carter et peut tourner entre des première et se- conde positionsangulaire. L'élément distributeur est conçu pour assurer sélectivement l'étranglement de passages mé- nagés dans le carter et s'étendant entre le conduit d'en- trée et les conduits de retour et de sortie. En outre, l'élément distributeur peut opérer, lors de sa rotation, pour étrangler de façon variable le passage entre le con- duit d'entrée et le conduit de sortie à un degré inverse- ment proportionnel au passage entre le conduit d'entrée et le conduit de retour. En conséquence, une rotation de l'élément distributeur dans une direction fournit une quantité proportionnellement supérieure de carburant au moteur, alors qu'une quantité proportionnellement moins grande de carburant revient au réservoir, et inversement. Un moteur pas à pas est accouplé mécaniquement à l'élément distributeur de telle sorte que, lors de son actionnement, le moteur pas à pas fasse tourner l'élément distributeur entre sa première et sa seconde position. De cette façon, la quantité de carburant fournie au mo- teur varie proportionnellement en fonction de la position angulaire de l'élément distributeur. De préférence, un système de commande électro- nique assure la commande de l'actionnement du moteur pas à pas. En outre, un séparateur outransducteur est accou- plé à l'élément distributeur et fournit au système de commande un signal électrique de réaction qui représente la position angulaire de l'élément distributeur. En con- séquence, la position angulaire de l'élément distributeur, et par conséquent la quantité de carburant fournie au moteur, peuvent être modifiées par le système de commande électronique sans l'intervention du pilote. 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 aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue schématique illustrant une réalisation préférée de la présente invention; la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale illustrant la réalisation préférée de l'invention; la Figure 3 est une vue faite sensiblement le long de la ligne 3-3 de la Figure 2; la Figure 4 est une vue en coupe transversale faite selon la ligne 4-4 de la Figure 3; la Figure 5 est une vue en coupe faite selon la ligne 5-5 de la Figure 1; et la Figure 6 est une vue en coupe faite selon la ligne 6-6 de la Figure 5. Sur la Figure 1 est représenté un système d'ali- mentation en carburant qui comprend un réservoir ou cuve de carburant 10 comportant une sortie qui est en communi- cation fluidique avec l'entrée d'une pompe 12. La pompe 12, lorsqu'elle est entraînée, fournit du carburant sous pression à un orifice d'entrée 14 d'un dispositif de dosage de carburant 16. Le dispositif de dosage de carburant 16 comprend un orifice de sortie 18 qui est en communication fluidique avec le système d'alimentation en carburant d'un moteur 20.- Le moteur 20 peut être un moteur classique, comme un mo- teur à combustion interne à pistons alternatifs. Le dispositif de dosage 16 comprend en outre un orifice de retour 22 qui est en communication fluidique avec le réservoir de carburant 10 par l'intermédiaire d'un conduitderetour 24. Comme cela sera décrit de façon plus détaillée dans la suite, le dispositif de dosage de car- burant 16 dérive de façon variable le carburant reçu à son orifice d'entrée 14 entre son orifice de sortie 18 S15 et son orifice de retour 22 de manière alimenter le mo- teur 20 en carburant. Lorsque le moteur 20 a besoin d'une quantité additionnelle de carburant, le dispositif de dosage 16 dérive une plus grande proportion de carburant de son orifice d'entrée 14 vers son orifice de sortie 18 et une moins grande proportion de carburant vers sonori- fice de retour 22, et inversement. En référence maintenant aux Figures 2 et 3, le dispositif de dosage de carburant 16 est représenté ici de façon plus détaillée et comprend un carter allongé 26 qui est traversé par un alésage 28 allongé et cylindrique dans l'ensemble. Les différents oririces de fluide 14, 16 et 22 sont reliés par des raccords classiques au carter 26 de façon que chaque conduit débouche dans l'alésage 28. Comme le montrent mieux les Figures 2, 3 et 5, un bouchon cylindrique 30 comportant un alésage axial 32 est placé dans l'alésage 28 du carter et son étanchéité par rapport à l'alésage 28 est assurée par des bagues toriques 34. Une découpe transversal ménagéedans le bouchon 30 forme une première chambre fluidique 36 (Fig. 2 et 5) qui coïncide avec 1 'orifice de sortie 16 et débouche dans celui-ci. De façon analogue, unesecondedécoupe ménagé dans le bouchon30 forme une seconde chambre flui- dique 40 qui coïncide avec l'orifice de retour 22 et débouche dans celuici. Comme le montre mieux la Fig. 3, une vis 42 est vissée dans le carter 26 et pénètre dans un trou récepteur 44 ménagé dans le bouchon30 afin de bloquer ce bouchon30 pour l'empocher de se déplacer à la fois axialement et en rotation. En conséquence, la chambre 36 reste en communication fluidique avec l'ori- fice de sortie 16 et la chambre 40 reste en communi- cation fluidique avec l'orifice de retour 22. En référence maintenant particulièrement aux Figures 2 et 3, un élément distributeur ou à tiroir allongé 46 est également logé à l'intérieur de l'alésage 28 du carter. L'élément distributeur 46 comprend un tiroir central 48 pourvu d'une bague torique 50 qui est en contact étanche avec la surface intérieure de l'alésage 28 du carter. Une tige allongée s'étend axialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité 54 du tiroir 48 et au travers de l'alésage 32 du bouchon. Un embout cylindrique 57 de diamètre réduit fait saillie axialement vers l'extérieur de l'extrémité opposée 55 du tiroir 48. En référence maintenant aux Figures 3 et 4, l'ori- fice d'entrée de carburant 14 coïncide avec une chambre fluidique annulaire 62 ménagée dans le tiroir de distri- buteur 48. De préférence, un tamis de filtrage64 est logé à l'intérieur de l'orificel4 pour arrêter des débris pro- venant de la pompe à carburant 12. En outre, la chambre annulaire 62 est en communication fluidique avec l'ex- trémité 54 du tiroir de distributeur 48 par un ou plu- sieurs passages axiaux 66 ménagés au travers de l'élément distributeur 46. En référence maintenant à la Fig. 5, un premier passage axial 68 s'étend au travers du bouchDn30 depuis la chambre 36 et jusqu'à une extrémité 70 du bouchon30 qui est dirigée vers l'extrémité 54 du tiroir de distribu- teur 48. De façon analogue, un second passage 72 s'étend axialement au travers dubouchon 30 à partir de la chambre fluidique 40 et il débouche dans l'orifice de retour 14 et dans la même extrémité 70du bouchon 30. Les passages 68 et 72 du bouchon 30, ainsi que le passage 70 du tiroir de distributeur 48, constituent les moyens qui assurent une communication fluidique de l'orifice d'entrée 14 avec à la fois l'orifice de sortie 16 et 1 'orifice de retour 22. Comme le montre mieux la Figure 4, une surface formant came 74 est prévue sur l'extrémité 54 du tiroir de distributeur 48. Cette surface formant came 74 étrangle de façon variable les passages 68 et 72 ménagés dans le bouchon 30 en fonction de la position angulaire de l'élé- ment distributeur 46 en recouvrant de façon variable les extrémités ouvertes des passages 68 et 72. En outre, l'étranglement ou la fermeture du passage 68 par la sur- face formant came 74 se produit à l'inverse de la ferme- ture ou étranglement du conduit 72 par la surface formant came 74. En conséquence, lorsque l'élément distributeur 46 tourne dans une direction, l'étranglement du passage 68 augmente alors que l'étranglement du passage 72 diminue, et inversement. Il en résulte qu'une rotation de l'élé- ment distributeur 46 dans une direction augmente la four- niture de carburant au moteur 20 (Figure 1) et réduit la quantité de carburant renvoyée au réservoir 10 par l'in- termédiaire duconduitde retour. Une rotation de l'élément distributeur 46 dans la direction opposée réduit la quan- tité de carburant transférée de l'orifice d'entrée 14 vers l'orifice de sortie 18 et augmente la quantité de carbu- rant renvoyée à partir de l'orifice 22 au réservoir 20 par l'intermédiaire du conduit deretour 24. En référence à nouveau à la Figure 2, un res- sort hélicoïdal de compression 80 est disposé autour de l'embout de diamètre réduit 57 de l'élément distributeur 46 et est interposé entre l'extrémité 57 du tiroir de distributeur 48 et une partie 82, s'étendant radialement vers l'intérieur, du carter 26. Le ressort 80 se trouve dans un état de compression o il pousse l'extrémité 54 du tiroir de distributeur 48 contre l'extrémité 70-dubou- chonafin d'établir une étanchéité fluidique mécanique entre les extrémités correspondantes du bouchon 30 et de l'élément distributeur 46. En référence maintenant en particulier à la Fig. 3, une rainure incurvée 86 est ménagée le long d'une partie circonférentielle, par exemple sur 100 , de la périphérie extérieure du tiroir de distributeur 48. Une broche 88 est vissée dans le carter 26 de manière à pénétrer dans la rainure 86. La broche 88 limite par con- séquent la course angulaire de l'élément distributeur 46 entre une première et une seconde position qui sont défi- nies par les extrémités de la rainure annulaire 86. En référence maintenant en particulier aux Fig. 5 et 6, un passage fluidique de sécurité 110 est ménagé axialement au travers du bouchon 30 entre la chambre de sortie 36 et l'extrémité70 dubouchon. Un clapet à bille 112 est logé à l'intérieur du passage 110 et assure la fermeture du passage 110 à chaque fois que la pression du fluide dans l'orifice d'entrée 14 dépasse la pression du fluide dans la chambre de sortie 36. Cependant, dans le cas o la pression dans la chambre de sortie 36 dé- passe la pression dans l'orifice d'entrée 14, comme cela peut se produire après un arrêt du moteur, le clapet à bille 112 s'ouvre et décharge l'excès de pression flui- dique régnant dans la chambre de sortie 36 en retour à l'orifice d'entrée 14. En référence maintenant à la Fig. 2, pour faire tourner l'élément distributeur 46 entre sa première et sa seconde position angulaire, et par conséquent pour faire varier la quantité de carburant fournie a l'orifice de sortie 16 et à l'orifice de retour 22, le dispositif de dosage de carburant comprend un moteur 88 pouvant être commandé, comme un moteur pas à pas, qui est monté sur le carter 26 dans une zone adjacente à une extrémité de l'élément distributeur 46. Le moteur pas à pas 88 est accouplé mécaniquement à l'embout 57 de l'élément dis- tributeur par l'intermédiaire d'un accouplement 90 de telle sorte qu'un actionnement du moteur pas à pas 88 fasse tourner l'élément distributeur 46. En outre, l'accouplement 82 est de préférence un joint universel afin d'empêcher un coincement entre le moteur pas à pas 88 et l'élément distributeur 46. Encore en référence à la Figure 2, un séparateur ou transducteur de position angulaire 94 comportant un arbre d'entrée 95 est accouplé mécaniquement par un ac- couplement 96 avec la tige 52 de l'élément distributeur de telle sorte que l'arbre 95 du transducteur tourne à l'unisson avec l'élément distributeur 46. Le transducteur 94 peut être de toute construction classique et il produit à sa sortie 98 un signal électrique représentant la posi- tion angulaire de l'élément distributeur 46. En référence à nouveau à la Figure 1, un système de commande 100 est utilisé pour actionner sélectivement le moteur pas à pas 88 par l'intermédiaire d'un conducteur de sortie 102 et également de manière à recevoir des si- gnaux d'entrée provenant du transducteur 94 par l'inter- médiaire du conducteur de sortie 98 de ce dernier. Le système de commande 100 est de préférence pourvu d'un microprocesseur et il peut être programmé pour faire varier l'alimentation en carburant du moteur 20 par ro- tation de l'élément distributeur 46 entre sa première et sa seconde position angulaire par l'intermédiaire du moteur pas à pas 88. De façon analogue, le signal de sortie du transducteur 94 constitue un signal de réaction qui est appliqué au système de commande 100 pour indiquer la position angulaire de l'élément distributeur 46. La description faite ci-dessus permet de voir que la présente invention crée un dispositif de dosage de carburant pour un moteur à combustion interne, dans lequel l'écoulement de carburant peut non seulement être commandé avec précision en correspondance avec un pro- gramme prédéterminé mais qui élimine également toute tringlerie mécanique entre le dispositif de dosage et le pilote du moteur. En tant que tel, le dispositif de dosage de la présente invention réduit non seulement le poids hors-tout du système de carburant et élimine les opérations d'entretien qui étaient auparavant nécessaires pour les systèmes à tringleries mécaniques connus, mais il permet aussi de placer physiquement le dispositif de dosage dans des positions éloignées du pilote de moteur et dans toute orientation désirée par rapport à ce pilote. Bien entendu, la présente invention n'est nul- lement limitée aux modes de réalisation décrits et repré- sentés; 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. Dispositif de dosage de carburant sous pres- sion fourni par une source de carburant à un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: - un carter (26), pourvu d'un orifice d'entrée de carburant (14) adapté pour être relié à la source de carbu- tant(1>) d'un orifice de sortie de carburant (18) adapté pour être relié au moteur (20), et d'un orifice de retour (22) adapté pour être relié à la source de carburant (10), - un premier passage (68) ménagé dans ledit carter (26) et s'étendant entre ledit orifice d'entrée (14) et ledit orifice de.sortie (18), - un second passage de fluide (72) s'étendant entre ledit orifice d'entrée (18) et ledit orifice de retour (22), - un élément distributeur (46) monté dans ledit carter (26) de façon à pouvoir tourner entre des premiè- re et secondepositionr ledit élément distributeur (46) com- prenant un moyen (74) réagissant à la position angulaire dudit élément distributeur (46) pour étrangler de façon variable lesdits passages (68, 72) dans des proportions sensiblement inverses l'une de l'autre, et - un moteur électrique (88) pouvant être commandé et comportant un arbre de sortie accouplé audit élément distributeur (46) pour faire tourner celui-ci entre les- dites première et seconde positions. 2. Dispositif de dosage de carburant selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur pas à pas (88). 3. Dispositif de dosage de carburant selon la re- vendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un trans- ducteur (94) relié audit élément distributeur (46) et qui produit à sa sortie un signal électrique représentant la position angulaire dudit élément distributeur (46). 4. Dispositif de dosage de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend dans ledit carter un bouchon (30), lesdits passages (68, 72) étant formés en partie au travers dudit tampon et dé- bouchant à une extrémité dudit bouchon (30), et ledit moyen d'étranglement variable comprenant une surface formant came (74), placée sur ledit élément distributeur (46) et qui vient buter contre ladite extrémité dudit bouchon (30). 5. Dispositif de dosage de carburant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (80) pour pousser élastiquement ledit élément dis- tributeur (46) contre ladite extrémité dudit bouchon (30). 6. Dispositif de dosage de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (112) pour assurer la liaison fluidique dudit ori- fice de sortie (18) avec ledit orifice d'entrée (14) à chaque fois que la pression fluidique dans ledit orifice de sortie (18) dépasse la pression fluidique dans 1 'ori- fice d'entrée (14). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen mentionné en dernier comprend un clapet de sGreté à bille (112). 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moteur pas à pas (88) est relié à une ex- trémité dudit élément distributeur (46) et ledit transducteur (94) est relié à l'extrémité opposée dudit élément distri- buteur (46).