Brevet FR2695964A1 — publié le 19940325

La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant destinés aux moteurs à combustion interne, et elle concerne plus précisément une pompe à carburant à moteur électrique incorporé, possédant une régulation de la pression de sortie. Le brevet des Etats- Unis d'Amérique N' 4 728 264 décrit un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne qui comporte une pompe de carburant à moteur électrique destinée à transmettre du carburant sous pression d'un réservoir de carburant ou d'une réserve à un moteur Un interrupteur manosensible est couplé à la canalisation de carburant entre la sortie de la pompe et le moteur, et est commandé par la pression du carburant de manière que deux contacts d'interrupteur soient ouverts lorsque la pression du carburant dépasse un seuil prédéter- miné et soient fermés lorsque la pression du carburant est inférieure à ce seuil L'interrupteur manosensible peut être séparé de l'ensemble pompe-moteur ou incorporé à cet ensemble Les contacts de l'interrupteur manosensible sont connectés afin qu'ils transmettent de l'énergie en courant continu au moteur de la pompe de carburant lorsque les contacts de l'interrupteur sont fermés, et que le moteur de la pompe ne reçoive pas d'énergie lorsque les contacts sont ouverts De cette manière, de l'énergie électrique est appliquée au moteur de la pompe lorsque la pression de sortie de la pompe est inférieure au seuil de l'interrup- teur manosensible, et elle est supprimée lorsque la pres- sion de sortie dépasse la pression de seuil de l'interrupteur. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 789 308 décrit un circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne dans lequel une pression de sortie d'une pompe de carburant à moteur électrique est contrôlée par un capteur de pression monté sur le capuchon d'extrémité de sortie de la pompe Ce capteur, qui comporte un aimant rappelé par un ressort dans le sens opposé à la force due à la pression de sortie dans le boîtier de la pompe, et un capteur à effet Hall sensible à la position de l'aimant, forme un signal continu de sortie dans la plage du capteur De l'énergie en courant continu est appliquée au moteur de la pompe sous forme d'une fonction continue du signal de sortie du capteur. Le brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 4 951 636 décrit un circuit de distribution de carburant dans lequel un capteur de pression est sensible à une différence de pression entre la pression du carburant au niveau du moteur et la pression au collecteur d'admission d'air du moteur afin qu'un signal de pilotage modulé par impulsions de largeur variable et appliqué au moteur de la pompe soit réglé Le capteur de pression et le circuit électronique de pilotage du moteur sont montés à l'intérieur d'un module qui comporte un passage de circulation de carburant vers le moteur, si bien que la chaleur dégagée par le circuit électronique de pilotage est au moins partiellement dissi- *pée dans le carburant. Bien que les circuits de distribution de carburant décrits dans les brevets précités, qui sont tous cédés à la Demanderesse, concernent des problèmes de la technique antérieure, d'autres perfectionnements restent souhai- tables L'invention a de façon générale pour objet la réalisation d'un circuit de distribution de carburant ayant une régulation de la pression de sortie de la pompe et présentant une meilleure stabilité dans une large gamme de conditions de fonctionnement L'invention concerne aussi un tel circuit de distribution de carburant, en particulier à pompe de carburant et moteur électrique incorporés, ayant une régulation de la pression de sortie, et qui est destiné à être utilisé dans un tel circuit, dont la réalisation en grande série est peu coûteuse et dont le fonctionnement est fiable pendant une longue durée de vie. Un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, comporte une réserve de carburant, une pompe à moteur électrique destinée à transmettre du carbu- rant sous pression de la réserve à un moteur, et un circuit électronique de commande destiné à appliquer de l'énergie électrique à la pompe Le circuit de commande comprend un interrupteur manosensible couplé à la pompe et sensible à la pression de sortie de la pompe afin qu'il commute entre les conditions de conduction et de non-conduction, à la pression prédéterminée de sortie de la pompe Un amplifica- teur travaillant par modulation par impulsions de largeur variable est couplé à l'interrupteur afin qu'il applique de l'énergie en courant continu pulsé à la pompe avec un premier niveau moyen de tension lorsque l'interrupteur de pression est dans une première condition et un second niveau plus faible lorsque l'interrupteur manosensible est dans l'autre condition De cette manière, de l'énergie électrique est appliquée au moteur de la pompe à un niveau réduit mais non nul lorsque la pression de sortie de la pompe dépasse le niveau de seuil de l'interrupteur manosensible. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la pompe à moteur électrique comporte un ensemble solidaire dans lequel l'interrupteur et le circuit électronique de commande sont supportés par le capuchon d'extrémité de sortie de la pompe et du moteur L'interrupteur manosen- sible comprend une soupape ayant un siège, un élément obturateur et un ressort rappelant l'élément obturateur vers le siège malgré la force due à la pression du carbu- rant à l'intérieur du boîtier de la pompe Le ressort et le siège de la soupape sont raccordés au circuit électronique de commande par une résistance destinée à limiter la circulation du courant dans les contacts de l'obturateur et du siège de l'interrupteur Le seuil de pression de sortie de l'interrupteur est déterminé par le ressort hélicoïdal. De préférence, le carburant circulant dans l'interrupteur- soupape est renvoyé vers la réserve de carburant, en dérivation par rapport à la sortie de la pompe Un filtre est monté entre le siège de la soupape et l'intérieur du boîtier de la pompe afin que les saletés ou débris ne puissent pas être collectés entre l'élément obturateur et le siège De préférence, le circuit électronique de pilo- tage de la pompe est monté sur le capuchon d'extrémité de 5 sortie afin que la chaleur soit dissipée dans le carburant passant en dérivation à partir de la sortie de carburant. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma d'un circuit de distribu- tion de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation en coupe partielle d'une pompe de carburant à moteur électrique incorporé dans un mode de réalisation préféré de l'invention; et la figure 3 est une coupe d'une variante d'interrup- teur et de soupape de réglage de pression, représentés sur la figure 2. La figure 1 représente un circuit 10 de distribution de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'in- vention, comprenant une pompe 12 de carburant à moteur électrique destinée à transmettre du carburant sous pres- sion d'un réservoir ou d'une réserve 14 de carburant à un moteur 16 Un capteur 18 de pression est couplé à la pompe 12 afin qu'il soit sensible à la pression de sortie de la pompe Le capteur 18 est connecté à un dispositif électro- nique 20 de commande qui comporte un amplificateur 2230 travaillant par modulation par impulsions de largeur variable, destiné à appliquer de l'énergie électrique en courant continu pulsé au moteur de la pompe à partir de la batterie du véhicule ou de son circuit électrique 24 Une résistance 26 est connectée entre l'amplificateur 22 et le35 capteur 18 et elle est destinée à limiter le courant conduit dans le capteur Le circuit électronique 20 de commande reçoit de l'énergie électrique de la batterie 24 par deux contacts électriques 28, 30. La figure 2 représente une pompe 12 de carburant à moteur électrique qui comprend un boîtier 32 dans lequel est logé le moteur de la pompe Un capuchon 34 d'extrémité est monté à une première extrémité du boîtier 32 dont dépasse un embout 36 de sortie destiné à être raccordé à une canalisation convenable de carburant qui rejoint le moteur 16 (figure 1) Comme l'indique plus en détail le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N O 4 789 308, le carburant est aspiré dans le réservoir de carburant et il est transmis à l'embout 36 de sortie afin que le carburant se trouve à la pression de sortie dans le boîtier 32. Le capteur 18 de pression comprend une soupape de réglage de pression qui comporte un siège 38 de soupape ayant une construction conductrice de l'électricité, portée par le capuchon 34 d'extrémité de sortie et débouchant par un filtre 40 à l'intérieur du boîtier 32 Un organe 42 de retenue ayant une construction conductrice de l'électricité est aussi supporté par le capuchon 34 d'extrémité, coaxia- lement à distance du siège 38 de la soupape Un élément obturateur 44 de construction conductrice de l'électricité est placé à l'intérieur de la cavité cylindrique 46 entre l'organe 42 de retenue et le siège 38 La tige 48 de l'élément obturateur 44 dépasse dans un passage cylindrique qui part de la cavité 46 coaxialement à celle-ci dans le capuchon 34 d'extrémité vers l'extérieur de la pompe Un ressort hélicoïdal conique 52 est retenu en compression entre l'organe 42 de retenue et le siège 38 de soupape Le ressort hélicoïdal-52 repousse ainsi l'élément obturateur 44 contre le siège 38 malgré la force du carburant à la pression de sortie dans le boîtier 32 de la pompe Un manchon 54 ayant une construction conductrice de l'électri- cité entoure le passage 50 distant du capteur 18 Le circuit électronique 20 de commande de la pompe est monté sur le manchon 54 afin qu'il dissipe la chaleur dégagée par le circuit électronique dans le carburant qui circule dans le passage 50. Au cours du fonctionnement, l'interrupteur-soupape- capteur de pression 18 est à l'état fermé ou conducteur de l'électricité comme indiqué sur la figure 2, lorsque le carburant à la pression de sortie de boîtier 32 est au- dessous du seuil de pression déterminé par le ressort 42. D'autre part, l'interrupteur-soupape 18 se trouve en condition ouverte ou non conductrice de l'électricité lorsque la pression de sortie du carburant dépasse le seuil déterminé par le ressort 52 et repousse l'élément obtura- teur 44 à distance du siège 38 Le siège 38 de la soupape et l'organe 42 de retenue sont connectés électriquement par des conducteurs convenables à l'amplificateur 22 travail- lant par modulation par impulsions de largeur variable (figure 1) du circuit électronique 20 de commande qui règle l'énergie électrique appliquée à la pompe en fonction de la -condition de conduction de l'interrupteur-soupape. Selon une propriété caractéristique de la présente invention, l'amplificateur 22 fonctionnant par modulation par impulsions de largeur variable est destiné à appliquer de l'énergie électrique sous forme d'un courant continu pulsé au moteur de la pompe, avec un premier coefficient de modulation de largeur d'impulsions et une première fré- quence lorsque la pression de sortie de la pompe est inférieure à la valeur de seuil et l'interrupteur-soupape 18 est fermé, et avec un second coefficient d'utilisation et/ou une seconde fréquence inférieur au premier coeffi- cient et/ou inférieure à la première fréquence lorsque la pression de sortie de la pompe dépasse le seuil et l'inter- rupteur-soupape 18 est ouvert Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, la fréquence de l'énergie en courant continu pulsé appliquée au moteur reste constante, alors que le coefficient d'utilisation commute entre le premier coefficient lorsque la pression de sortie de la pompe est inférieure au seuil de l'interrupteur-soupape et un second coefficient d'utilisation plus faible mais non nul lorsque la pression de sortie de la pompe est supé- rieure au seuil de l'interrupteur-soupape La fréquence de modulation et les deux coefficients d'utilisation sont préréglés lors de la réalisation de l'amplificateur 22 De cette manière, l'énergie électrique appliquée à la pompe est réduite automatiquement lorsque la pression de sortie du carburant devient excessive, si bien que l'usure de la pompe est réduite et la dissipation de chaleur par la pompe aussi Cependant, la pompe continue à fonctionner à une plus faible valeur, et élimine les problèmes potentiels dus à l'inertie lorsqu'un plus grand débit de la pompe est nécessaire La résistance 26 (figure 1) limite le courant conduit par les contacts du capteur 18 de l'interrupteur- soupape et réduit la formation de piqûres et d'arcs au niveau des contacts de l'interrupteur. Dans le mode de réalisation de l'invention repré- senté sur la figure 2, la tige 48 de l'élément obturateur 44 a une dimension qui dépend du canal 50 qui l'entoure afin que le mouvement de l'élément obturateur 44 soit guidé et permette la circulation du carburant dans le passage 50 autour de la tige 48 Ce carburant est renvoyé au réservoir 14 de carburant (figure 1) dans lequel la pompe et le moteur 12 sont immergés, et simultanément, la chaleur dégagée par le circuit électronique 20 de commande est conduite par le manchon 54 Dans la variante de la figure 3 dans laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 2 portent des références numériques identiques, la tige 48 de l'élément obturateur 44 est ajustée de manière plus intime dans le passage 50 a, et le carburant circulant dans l'in- terrupteur-soupape 18 a est renvoyé au réservoir placé autour de lui par des passages 50 b disposés juste en aval du siège 38 de la soupape La figure 3 représente aussi des pattes électriques 60, 62 connectées respectivement à l'organe 42 a de retenue et au siège 38 et destinées à être connectées au circuit électronique 20 de commande (figure 1). REVENDICATIONS 1 Circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne qui comporte une réserve ( 14) de carburant, une pompe ( 12) à moteur électrique destinée à transmettre du carburant sous pression de la réserve au moteur ( 16), et un dispositif ( 22) destiné à appliquer de l'énergie électrique à la pompe, caractérisé en ce qu'il comprend: un interrupteur manosensible ( 18) couplé à la pompe et sensible à la pression du carburant de sortie de la pompe afin qu'il commute entre des conditions conductrice et non conductrice pour une pression prédéterminée de seuil du carburant de sortie, et un dispositif ( 22) de modulation par impulsions de largeur variable, couplé au dispositif interrupteur et destiné à appliquer de l'énergie en courant continu pulsé à la pompe à une première fréquence et avec un premier coefficient d'utilisation lorsque le dispositif interrup- teur est dans une première condition indiquant que la pression de sortie de la pompe est inférieure à la pression de seuil, et à une seconde fréquence non nulle et/ou un second coefficient d'utilisation non nul, inférieure à la première fréquence et/ou inférieur au premier coefficient d'utilisation, lorsque le dispositif interrupteur est dans l'autre condition indiquant que la pression de sortie de la pompe est supérieure au seuil, si bien que l'énergie électrique appliquée à la pompe à moteur électrique est réduite lorsque la pression de sortie de la pompe dépasse la pression de seuil. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde fréquence et le premier et le second coefficient d'utilisation sont préréglés dans le dispositif ( 22) de modulation par impulsions de largeur variable. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première et la seconde fréquence sont identiques. 4 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif ( 26) raccordant le dispositif ( 22) de modulation par impulsions de largeur variable au dispositif interrupteur ( 18) afin qu'il limite le courant transmis par le dispositif interrupteur dans la condition de fermeture du dispositif interrupteur. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe ( 12) à moteur électrique comprend un ensemble solidaire qui comporte un boîtier et un capuchon d'extrémité, la sortie dépassant du capuchon d'extrémité, le dispositif interrupteur ( 18) étant monté sur le capuchon d'extrémité et étant commandé par la pression du carburant à l'intérieur du boîtier. 6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif interrupteur comporte une soupape qui comprend un siège ( 38), un élément obturateur ( 44) et un ressort ( 52) qui rappelle l'élément obturateur vers le siège en sens opposé à celui de la force due à la pression du carburant dans le boîtier. 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément obturateur ( 44), le ressort ( 52) et le siège ( 38) ont une construction conductrice de l'électri- cité, et le dispositif interrupteur ( 18) comporte en outre un dispositif connectant électriquement le ressort et le siège au dispositif de modulation. 8 Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement ( 26) comporte un dispositif destiné à limiter le courant circulant dans le dispositif interrupteur lorsque l'élément obturateur ( 44) est placé contre le siège. 9 Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif ( 50 b) destiné à renvoyer vers la réserve le carburant qui circule dans la soupape. 10 Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que la soupape comporte en outre un filtre ( 40) placé entre le siège et l'intérieur du boîtier. 11 Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif ayant une cons- truction conductrice de la chaleur et supporté par le capuchon d'extrémité afin qu'il soit en contact thermique5 avec le carburant circulant dans le dispositif de retour de carburant, le dispositif de modulation ( 22) étant monté sur le dispositif de construction conductrice de la chaleur.