Brevet FR2620171A1 — publié le 19890310

Dispositif de préchauffage pour combustibles ou carburants sensibles aux effets du froid et procédé pour l'activation électrique d'une pompe à combustible ou à carburant La présente invention se rapporte à un dispositif de préchauffage pour combustibles ou carburants, désignés ci- après par "combustibles" dans un but de simplification, qui sont sensibles aux effets du froid et doivent être refoulés au moyen d'une pompe électromagnétique. En particulier pour la génération de chaleur par combustion et pour l'exploitation de moteurs à combustion in- terne du type Diesel, l'on fait largement usage de combusti- bles sensibles aux effets du froid, par exemple du fioul ou 0 du gazole, qui ont pour propriété intrinsèque de libérer des cristaux de paraffine lorsqu'il règne des températures de quelques degrés en deçà du point zéro. Lorsque ces substan- ces libérées augmentent en nombre et en volume, l'utilisation correcte du combustible est de plus en plus entravée, et de- vient même finalement impossible. Le combustible ou, respec- tivement, les substances qu'il libère, obstruent notamment des zones étroites des espaces traversés. En général, cette obstruction affecte au premier chef les filtres à combusti- bles employés de manière classique. 0 Certes, comme cela est pratique courante, il est possible d'ajouter, à des combustibles sensibles aux effets du froid, des additifs qui font chuter de quelques degrés la température à laquelle le combustible se trouble et se cris- tallise. Toutefois, ces additifs sont assez onéreux; en outre, par exemple dans la plage de températures comprise entre moins 10 C et moins 20 C, l'on est de nouveau confronté aux mêmes problèmes si l'on n'ajoute pas de forts pourcenta- ges d'additifs. Pour contrecarrer ces problèmes, l'art antérieur pro- 0 pose de chauffer électriquement le combustible au moyen d'un fil chauffant, en particulier au voisinage de la zone de pé- 2 2 6 22620171 nétration dans le filtre à combustible. De tels systèmes de chauffage représentent un élément constitutif distinct et impliquent une consommation de courant considérable, ce qui est en particulier gênant dans des véhicules automobiles. L'invention a pour objet de fournir une solution pour chauffer des combustibles sensibles aux effets du froid, qui tire parti, pour d'autres objectifs, de dispositifs déjà existants et soit favorable en matière de consommation de courant. Conformément à l'invention, pour atteindre cet objet, le dispositif de préchauffage est caractérisé par le fait que la pompe électromagnétique et/ou son unité de commande par activation électrique est/sont conçue(s) pour céder de la chaleur au combustible. Par conséquent, l'invention applique concrètement le principe consistant à concevoir adéquatement la pompe élec- tromagnétique (qui génère par nature même de la chaleur per- due) et/ou son unité d'activation électrique de telle sorte que la chaleur perdue, ou bien la chaleur de pompage délibé- rément produite en excès, serve à chauffer le combustible. Une possibilité de réalisation particulièrement sim- ple consiste à concevoir adéquatement la bobine de la pompe pour la génération d'une plus grande quantité de chaleur, en confectionnant par exemple l'enroulement de cette bobine à partir d'un matériau à résistance électrique supérieure, ou bien d'un fil métallique de faible section. Une autre possibilité de réalisation consiste en ce que la pompe est adéquatement conçue pour une bonne conduc- tion thermique s'opérant de la bobine au combustible. Cette idée englobe notamment le choix de matériaux présentant une bonne conductivité thermique, le choix de sections de conduc- tion thermique amplement suffisantes, etc. L'on peut isoler thermiquement la pompe à sa face externe, pour maintenir ainsi la plus faible possible l'indé- sirable dissipation de chaleur vers l'extérieur et pour ob- tenir un flux thermique plus intensif, vers l'intérieur, en direction du combustible. Une autre possibilité de réalisation consiste à pré- voir un tamis qui est associé à la pompe d'une manière connue par ellemême, est destiné à être traversé par le combustible et consiste en un métal plutôt qu'en une matière plastique, comme cela est classique; de la sorte en effet, la conduc- tion thermique s'en trouve améliorée de la zone de fixation du tamis à la surface de ce tamis. Cette mesure est particu- lièrement efficace lorsqu'on a soin d'établir une bonne liai- son de conduction thermique, de la bobine à la zone de fixa- tion du tamis. 0 A la place ou en plus de telles mesures concernant la structure de la pompe, l'on peut adéquatement concevoir l'unité de commande de cette pompe par activation électrique de façon telle qu'elle consomme plus de courant que ce qui est en soi nécessaire à la mise en mouvement de l'élément mobile de pompage. En ce sens, une mesure de réalisation tout particu- lièrement préférentielle consiste à concevoir l'unité de commande de telle sorte que la bobine demeure parcourue par du courant pendant un certain temps succédant à la course de 0 pompage considérée, et soit seulement séparée du système de délivrance de courant pour permettre un rappel de l'élément mobile de pompage. L'unité de commande par activation électrique peut être réalisée de façon que du courant puisse être délivré à la bobine de la pompe durant une certaine période, avant le début du refoulement. La durée de la circulation du courant considérée après la course de pompage,et/ou de la circulation du cou- rant avant le début du refoulement, peut être avantageuse- 0 ment réglable. L'on peut concevoir avec faculté de réglage les mesures qui consistent à solliciter la bobine par du courant à des moments auxquels a.ucune circulation de courant ne serait, par elle-même, nécessaire à la mise en mouvement de l'élément mobile de pompage. L'on peut notamment envisager une commutation du mode été "normal" au mode hiver s'accom- pagnant, adéquatement, de temps supplémentaires de circula- tion d'un courant de chauffage,-mais également une prolonga- tion, commandée automatiquement selon la température exté- rieure, des temps individuels de circulation d'un courant de chauffage. Une autre possibilité consiste à loger la pompe dans un carter d'enveloppement à distance, l'espace situé entre ladite pompe et ledit carter pouvant être traversé par le combustible, de sorte que la chaleur, cédée vers l'extérieur par la pompe, est elle aussi récupérée. Dans ce cas, l'isola- tion thermique susmentionnée de la pompe est superflue. L'invention a également pour objet un procédé pour l'activation électrique d'une pompe à combustible ou à car- burant, caractérisé par le fait que la bobine de la pompe est sollicitée par du courant à des moments qui ne sont pas nécessaires, par eux-mêmes, pour imprimer des mouvements à l'élément mobile de pompage. Il est également possible de prendre des mesures vi- sant à rendre délibérément plus difficile le mouvement de l'élément mobile de pompage, comme par exemple un ressort de rappel plus rigide de cet élément mobile de pompage. L'invention et ses perfectionnements font encore l'objet, ci-après, d'un commentaire plus détaillé à l'appui d'un exemple de réalisation illustré sur le dessin. La figure unique de ce dessin est une coupe longitudinale d'une pompe à combustible munie d'un piston et actionnée électromagnéti- quement, montrant schématiquement l'unité de commande de cette pompe par activation électrique. La pompe 30 comprend pour l'essentiel un carter cy- lindrique 8 axialement supérieur; un corps de bobine 3 sur lequel est enroulée une bobine magnétique 2; un boitier d'aimant 1 sensiblement en forme de cuvette; un induit ma- gnétique 4, logé à l'intérieur de la bobine 2 et dans lequel un piston cylindrique 6 est emmanché à force; une partie de fond 12 du boitier 1; une partie inférieure d'obturation 15; ainsi qu'un raccord d'aspiration 16 et un raccord de pression 20. Le corps de bobine 3 est annulaire et présente, à chaque fois, une aile saillant extérieurement à ses extrémi- tés axialement supérieure et axialement inférieure. Ce corps 3 peut consister en une matière synthétique, ou bien en un métal magnétiquement imperméable, comme de l'aluminium. Le carter cylindrique 8 pénètre de haut en bas d'une certaine distance dans le boîtier d'aimant 1, et renferme une douille cylindrique 7 dans un forage longitudinal. La partie de fond arrondie 12 possède un appendice cylindrique creux 13 dépas- sant vers le haut. La partie d'obturation 15 située au-dessous de la partie de fond 12 est arrondie et assujettie au boîtier 1, conjointement à cette partie de fond 12, au moyen d'un bord serti la de la région extrême inférieure dudit boitier 0 1; la partie de fond 12 est alors appliquée contre un décro- chement 14 de ce boitier 1. Une cartouche 19 à clapet anti- retour est vissée par en haut dans le carter cylindrique 8, cartouche sur laquelle le raccord de pression 20 est à son tour vissé de haut en bas. La cartouche 19 est forée d'un bout à l'autre dans le sens longitudinal et présente, de manière classique, une bille pressée par un ressort contre un siège de soupape. Ladite cartouche 19 s'engage, de haut en bas, dans un perçage central de la douille cylindrique 7 qui est emboitée à force dans le carter cylindrique 8. La 0 région extrême supérieure libre du piston 6 pénètre de bas en haut dans le perçage de la douille 7. L'induit magnétique 4 se trouve, par la majeure partie de sa longueur, dans un perçage axial de la partie de fond 12. Un ressort de rappel 17 est interposé entre cet induit 4 et la douille cylindri- que 7. Un disque d'étanchement 10 en un matériau élastique, par exemple en du perbunan, est fixé dans la région extrême inférieure de l'induit magnétique 4 et repose, dans la po- sition inférieure illustrée de cet induit 4, sur une région centrale supérieure 11 de la partie d'obturation 15; une 0 soupape est ainsi formée dans cette zone. La partie d'obtu- ration 15 est percée d'un canal longitudinal ininterrompu dans le sens axial. Un filtre, respectivement.un tamis mé- tallique 32, est logé dans une cavité borgne dans la région extrême inférieure de la partie d'obturation 15. Le raccord d'aspiration 16 est vissé tout en bas sur cette partie d'ob- turation 15, le tamis 32 étant simultanément fixé par enser- rement d'un rebord en forme de collerette. Une partie ou appendice 26 du carter cylindrique 8, dépassant dans le boîtier d'aimant 1, comporte des bourrelets annulaires 27 sur son pourtour externe. Il en va de même pour l'appendice 13 de la partie de fond 12. Ces bourrelets annu- laires 27 sont en prise ferme avec la circonférence interne du corps de bobine 3, si bien que ce corps 3 et sa bobine 2 sont retenus et positionnés à l'intérieur du boîtier 1. Le carter cylindrique 8 est soudé, en 25, à la bride du boîtier 1 qui dépasse vers l'intérieur. Ledit boîtier 1 consiste en un matériau magnétiquement perméable. Lorsque la bobine 2 est sollicitée par du courant, l'induit magnétique 4 se déplace associativement au piston 6, vers le haut à l'intérieur du corps de bobine 3, en s'oppo- sant à l'action du ressort de rappel 17, ledit piston 6 étant alors guidé dans le perçage susmentionné de la douille cylindrique 7. Ce mouvement se traduit, d'une part, par l'ob- turation de canaux transversaux 24 ménagés dans la douille cylindrique 7, et par le refoulement sous pression, à tra- vers la cartouche 19 à clapet anti-retour, du combustible provenant d'une chambre cylindrique 18 située au-dessus du piston 6; d'autre part, il a pour effet que le disque d'étanchement 10 se décolle de la région centrale supérieure 11 (siège de soupape), de sorte que du combustible est atti- re, à partir d'un canal 21 de la partie d'obturation 15, dans l'espace situé au-dessous de l'induit magnétique 4, dans un espace annulaire 22 intercalé entre cet induit 4 et l'appendice 13, ainsi que dans l'espace séparant axialement les extrémités de l'appendice 13 et de l'appendice 26. Entre le carter cylindrique 8 et la région inférieure de la douille cylindrique 7, se trouve un espace annulaire 23 qui est ouvert vers le bas et gagne les canaux transversaux 24. Lors- qu'on interrompt le courant circulant par la bobine 2, l'in- -duit magnétique et le piston 6 se déplacent conjointement vers le bas, sous l'action du ressort de rappel 17. La sou- pape est fermée sur le siège 11, et du combustible afflue dans la chambre cylindrique 18 par les canaux transversaux 24 qui sont de nouveau dégagés. La partie de fond 12 consiste en un matériau magnéti- quement perméable. Une unité 34 de commande par activation électrique est réalisée de telle sorte qu'elle délivre respectivement des impulsions de tension ou de courant à la bobine 2, selon une fréquence cyclique déterminée. Conformément à l'invention, cette unité de commande 34 est conçue de façon que la durée des impulsions de courant soit, à chaque fois, plus longue que ce qui est nécessaire pour imprimer un mouvement ascen- dant à l'induit magnétique 4. Par conséquent, lors de chaque course de l'élément mobile de pompage 4, 6, la bobine 2 de- LO meure parcourue par du courant pendant un temps plus long que ce qui serait nécessaire à la fonction de pompage proprement dite, si bien que de la chaleur est délibérément engendrée. Du fait que le combustible s'écoule en longeant intérieure- ment la région axialement centrale du corps de bobine 3, L5 cette "chaleur perdue" lui est cédée. Par ailleurs, l'unité de commande 34 est réalisée de manière qu'elle puisse provo- quer une sollicitation ininterrompue de la bobine 2 par du cou- rant pendant une plus longue période, c'est-a-dire une acti- vation électrique avant le début effectif du refoulement par 0 la pompe 30. Lorsque l'appareil (par exemple un brûleur de chauffage, un dispositif de chauffage automobile ou un mo- teur à combustion interne) devant être alimenté par le com- bustible refoulé est enclenché, et à ce stade seulement, l'unité 34 commute la commande de cette phase de préchauffa- !5 ge à la phase combinée de refoulement et de chauffage. L'unité de commande 34 est réalisée de façon qu'elle puisse être commutée, manuellement ou thermostatiquement, entre un mode été et un mode hiver. Le mode été peut se dis- penser des conditions susmentionnées de la phase de chauffa- 0 ge pure et simple précédant le début du refoulement, et de la circulation de courant prolongée pour chaque course de l'in- duit magnétique 4. L'enroulement de la bobine 2 peut être confectionné à partir d'un matériau à résistance électrique relativement forte et/ou d'un fil métallique de section relativement fai- ble, pour que cette bobine génère délibérément plus de cha- leur. L'échauffement de la bobine 2 provoque également une montée en température du bottier d'aimant 1,qui se propage, par conduction thermique, jusqu'au carter cylindrique 8, à la douille cylindrique 7, à la partie de fond 12, à la par- tie d'obturation 15, ainsi qu'au raccord d'aspiration 16 y compris le tamis 32. Il en résulte un échauffement de ce ta- mis 32 et un transfert supplémentaire de chaleur au combus- tible qui parcourt les éléments précités. Il s'opère de sur- croit, directement du corps de bobine 3 au carter cylindri- que 8 et à la partie de fond 12, une conduction thermique qui peut être encore améliorée en fabriquant le corps de bo- bine 3 en un métal magnétiquement imperméable, mais thermi- quement bon conducteur. Il est avantageux de prévoir une fi- xation "métal contre métal" du tamis 32, respectivement dans la partie d'obturation 15 ou dans le raccord d'aspiration 16. D'une manière non illustrée, la pompe peut être en- tourée d'une enveloppe thermiquement isolante revêtant, dans le cas le plus simple, la forme d'une enveloppe en caoutchouc scindée axialement en deux parties, mais pouvant aussi se présenter comme une enveloppe en un matériau plus fortement isolant. En outre, il est possible de loger l'ensemble de la pompe 30 dans un carter non représenté d'enveloppement à distance, le combustible circulant alors par l'espace situé entre ladite pompe et ledit carter avant qu'il soit aspiré par le raccord d'aspiration 16. De la sorte, la chaleur qui est cédée par la pompe 30 vers l'extérieur est encore exploi- tée, elle aussi, pour délivrer de la chaleur au combustible. La pompe peut également être employée en tant que pompe de mise en circulation, ce qui prodigue le réchauffe- ment progressif d'une quantité de combustible. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représen- tée, sans sortir de son cadre. -R E V E N D I C A T I ONS- 1. Dispositif pour refouler et préchauffer des com- bustibles ou carburants sensibles aux effets du froid, pré- sentant une pompe électromagnétique équipée d'une unité de commande par activation électrique, dispositif caractérisé par le fait que la pompe électromagnétique (30) et éventuel- lement, ou en variante, son unité (34) de commande par ac- tivation électrique est/sont conçue(s) pour céder de la cha- leur au combustible ou carburant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 0 par le fait que la bobine (2) de la pompe (30) est conçue pour engendrer de la chaleur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé par le fait que la pompe (30) est conçue pour une bonne conduction thermique s'opérant de la bobine (2) au combustible ou carburant. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions i à 3, caractérisé par le fait que la pompe (30) pré- sente une enveloppe d'isolation thermique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- O tions i à 4, caractérisé par le fait qu'un tamis (32), as- socié à la pompe (30) et destiné à être traversé par le combustible ou carburant, consiste en un métal. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le tamis (32) est en liaison de conduction thermique avec la bobine (2) de la pompe (30). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que l'unité (34) de commande de la pompe (30) par activation électrique est conçue pour une consommation de courant supérieure. O 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'unité de commande est conçue de telle sorte que la bobine (2) demeure parcourue par du courant pendant un certain temps après la course de pompage. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions i à 8, caractérisé par le fait que l'unité (34) de commande par activation électrique est réalisée de façon que du courant puisse être délivré à la bobine (2) de la pompe (30) durant une certaine période, avant le début du refou- lement. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, carac- térisé par le fait que la durée de la circulation du courant considérée après la course de pompage et éventuellement, ou en variante, de la circulation du courant avant le début du refoulement, est réglable. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 10, caractérisé par le fait que la pompe (30) est logée dans un carter d'enveloppement à distance, l'espace situé entre ladite pompe (30) et ledit carter pouvant être traversé par le combustible ou carburant. 12. Procédé pour l'activation électrique d'une pompe - à combustible ou carburant, procédé caractérisé par le fait que la bobine (2) de la pompe (30) est sollicitée par du courant à des moments qui ne sont pas-nécessaires, par eux- mêmes, pour imprimer des mouvements à l'élément mobile de pompage (4, 6).