Brevet FR2688032A1 — publié le 19930903

La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant destinés aux moteurs à combustion interne et à des applications analogues, et elle concerne plus précisément un circuit assurant le maintien d'une5 pression constante de distribution de carburant. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 649 884 décrit un circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne et dans lequel une pompe de carburant à moteur électrique assurant une distribution10 constante transmet un carburant sous pression d'un réservoir à une canalisation d'alimentation en carburant placée sur un moteur Un régulateur de la pression de carburant est raccordé à la canalisation de distribution afin qu'elle renvoie un excès de carburant au réservoir d'alimentation15 en fonction de la différence de pression entre la canalisa- tion d'alimentation et le collecteur d'admission d'air du moteur, qui transmet ainsi un signal de référence pour le régulateur de pression Plusieurs injecteurs de carburant sont montés entre la canalisation d'alimentation et le collecteur d'admission d'air, les buses des injecteurs étant adjacentes aux lumières d'entrée de mélange air- carburant des cylindres individuels du moteur. On a déjà proposé, pour résoudre le problème du transfert de chaleur du moteur au réservoir de carburant par le carburant renvoyé par la réserve, de transmettre le carburant au moteur à l'aide d'une pompe de carburant à moteur électrique sensible à la pression et d'une canalisa- tion de carburant de type unidirectionnel ou à clapet de retenue qui relie la pompe à la canalisation d'alimenta- tion, au niveau du moteur Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 044 344 décrit un circuit de distribution de carburant dans lequel une pompe de carbu- rant est commandée par l'application d'énergie électrique afin qu'elle transmette du carburant sous pression du réservoir à la canalisation d'alimentation Un clapet de retenue est placé dans la canalisation de carburant entre la sortie de la pompe et la canalisation d'alimentation afin qu'il empêche la circulation en sens inverse du carburant, du moteur vers la pompe, lorsque celle-ci est arrêtée Un capteur de pression est couplé à la canalisa- tion de carburant entre la sortie de la pompe et le clapet de retenue et est relié à un circuit électronique destiné à transmettre de l'énergie électrique au moteur de la pompe en fonction de la pression dans la canalisation de carbu- rant Une soupape de décharge de pression est raccordée à la canalisation de carburant entre le clapet et le moteur afin qu'elle renvoie le carburant du moteur à la réserve en cas de surpression dans la canalisation d'alimentation. Bien que les circuits de distribution de carburant de ce type concernent un certain nombre de problèmes de la technique qui sont ainsi résolus, de meilleures solutions sont encore souhaitables Par exemple, le montage d'un filtre de carburant dans la canalisation de carburant entre la pompe et le moteur, dans un circuit de distribution de carburant sans retour, provoque une perte de réglage de pression de carburant au niveau du moteur lorsque le filtre se bouche Un autre problème qui continue à se poser dans cette technique est dû à la vaporisation du carburant dans la canalisation de carburant et à l'alimentation en carbu- rant aux très basses températures Par exemple, la tempéra- ture de la canalisation d'alimentation en carburant a tendance à augmenter notablement après l'arrêt du moteur et l'arrêt du fonctionnement du circuit de refroidissement Le carburant peut s'évaporer dans la canalisation d'alimenta- tion et dans la région des injecteurs et au niveau de la pompe, surtout lorsque la température ambiante est relati- vement élevée Cette vaporisation du carburant présente habituellement des difficultés de remise en fonctionnement du moicteur et/ou des performances instables au ralenti. La présente invention a donc pour objet la réalisa- tion d'un circuit de distribution de carburant destiné aux moteurs à combustion interne et qui comporte un dispositif facilitant le réglage direct de la pression du carburant à la sortie du filtre du carburant afin qu'une pression sensiblement constante de distribution de carburant au moteur soit transmise lorsque le filtre se bouche L'inven- tion a aussi pour objet la réalisation d'un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne dans lequel une plus grande pression du carburant de la canalisation de carburant rejoignant le moteur, en présence de quantité élevée de chaleur, provoque la ventilation automatique de la pompe de carburant afin que la formation de vapeur au niveau de la pompe soit réduite L'invention a aussi pour objet la réalisation d'un circuit de distribu- tion de carburant qui résout l'un au moins des problèmes précités sans utilisation de circuits et composants élec- troniques de commande de type coûteux L'invention concerne aussi un circuit de distribution de carburant du type décrit qui forme un ensemble modulaire solidaire construit afin qu'il soit immergé dans un réservoir de carburant de véhicule. Un circuit de distribution de carburant selon la présente invention comporte une pompe de carburant ayant une entrée d'aspiration de carburant d'une réserve de carburant et une sortie connectée à un filtre de carburant de manière que le carburant transmis au moteur par la pompe circule dans le filtre Un régulateur de pression a une entrée de circulation connectée à la sortie de la pompe et une entrée de référence de pression connectée au côté de sortie du filtre de carburant La sortie du régulateur de pression est connectée afin qu'elle renvoie du carburant à la réserve en dérivation par rapport au filtre en fonction de la pression du carburant du côté de sortie du filtre, si bien qu'une distribution à pression pratiquement constante du carburant au moteur est conservée De préférence, un clapàt de retenue est placé entre la sortie du filtre et la canalisation de carburant rejoignant le moteur afin que l'écoulement du carburant en sens inverse, du moteur vers la réserve, soit évité lorsque la pompe est arrêtée. L'entrée de référence du régulateur de pression est connectée à la canalisation de carburant du moteur en aval du clapet de retenue De cette manière, toute élévation de pression au niveau du moteur et dans la canalisation de carburant due à l'échauffement ou analogue ouvre automati- quement le régulateur afin que la sortie de la pompe soit ventilée vers la réserve. Le régulateur de pression, dans le mode de réalisa- tion préféré de l'invention, comporte une soupape qui comporte un élément obturateur et un passage de soupape qui est ouvert et fermé sélectivement par déplacement de l'élément obturateur à l'intérieur du passage Le passage est raccordé entre la sortie de la pompe et la réserve de carburant La sortie du filtre est raccordée par le clapet de retenue à un premier côté d'un diaphragme placé dans le régulateur afin que la pression du carburant du côté aval du clapet de retenue repousse l'élément obturateur de manière qu'il ouvre le passage et assure la ventilation de la sortie de la pompe par connexion avec la réserve Un ressort hélicoïdal est couplé au diaphragme et s'oppose à la force due à la pression du carburant de manière que l'élément d'obturation soit repoussé dans le sens qui ferme le passage De cette manière, le carburant de la sortie de la pompe passe en dérivation par rapport au fluide et n'est renvoyé à la réserve que lorsque la pression de sortie du carburant transmis au moteur dépasse la force du ressort et uniquement dans la mesure o cette pression dépasse la force du ressort. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe partielle en élévation latérale d'un module de distribution de carburant destiné à être placé dans un réservoir, dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle d'une partie du module représenté sur la figure l; i les figures 3 à 5 sont des coupes partielles de variantes respectives de régulateurs de pression selon l'invention; et la figure 6 est un schéma du module du circuit de distribution de carburant représenté sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente un circuit 10 de distribution de carburant selon un mode de réalisation préféré de l'invention, comprenant un ensemble 12 sous forme d'un module destiné à être immergé dans un réservoir 13 de carburant d'un véhicule afin qu'il transmette du carburant sous pression à un moteur distant (non représenté) Le module 12 comporte une cartouche sensiblement cylindrique 14 ayant une paroi ou cloison 16 qui divise la cartouche 14 en chambres ou tronçons supérieur et inférieur 18, 20 respectivement Une pompe 22 de carburant, à moteur élec- trique, est montée à l'intérieur de la chambre supérieure 18 de la cartouche et elle a une entrée 24 qui traverse la paroi 16, dans la chambre inférieure 20 Un filtre 26 entoure l'entrée de la pompe dans la chambre 20 Une soupape 28 est montée sur la paroi 16 et elle est commandée par le déplacement d'un diaphragme 30 porté par le filtre 26 afin qu'elle ouvre la communication entre les chambres supérieure 18 et inférieure 20 Le module 12 décrit jusqu'à présent est essentiellement analogue à celui qui est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 747 388 Un capuchon 32 possède un manchon 36 qui dépasse sous lui et entoure la partie supérieure de la cartouche 14 Un ressort hélicoïdal 36 est retenu en compression entre le manchon 34 et la cartouche 14 si bien que, lorsque le capuchon 32 est fixé à l'ouverture de montage dans le réservoir 13 et la fermé, le ressort 36 rappelle l'extrémité inférieure de la cartouche 14 contre la paroi inférieure du réservoir 13 comme représenté sur la figure 1. Le débit de la pompe 22 est divisé par un capuchon 38 d'extrémité de sortie de pompe en deux trajets de circulation Un premier trajet est raccordé par un embout et un tube souple 42 à l'entrée 44 d'un filtre 46 de carburant Ce filtre 46 comporte une cartouche fermée 48 qui loge un élément cylindrique 50 de filtre Un embout 52 dépasse de l'extrémité supérieure de la cartouche 48 de filtre et coopère avec un collecteur 54 de sortie Ce collecteur 54 comporte un clapet 56 de retenue dans lequel un élément obturateur 58 est rappelé par un ressort 60 contre un siège 62 qui est adjacent à l'embout 52 de sortie du filtre Un passage 64 est disposé à partir du clapet de retenue 56 à l'intérieur du collecteur 54 afin qu'il forme une sortie d'un module de pompe qui est raccordé par un tube souple 66 à la canalisation d'alimentation du moteur (non représentée) Une soupape 68 de décharge de pression est couplée au passage 64 de carburant en aval du clapet de retenue 56, dans le collecteur 54, afin qu'elle évacue le carburant du passage 64 vers la chambre supérieure 18 de la cartouche en cas de surpression du carburant dans le passage 64, la canalisation 66 de carburant et la canali- sation d'alimentation du moteur Le collecteur 54, y compris les clapets de retenue 56, 68, décrits jusqu'à présent sont analogues de façon générale à ceux qui sont décrits dans les brevets des Etats- Unis d'Amérique no 5 044 344. Selon la présente invention, le second trajet de sortie du capuchon 38 est raccordé par un tube souple 70 (figures 1, 2 et 6) à l'entrée 72 d'un régulateur 74 de pression (figures 1 et 2) L'embout 72 d'entrée est monté dans une enveloppe 76 qui s'évase vers l'extérieur du côté opposé à l'embout 72 et forme un passage interne 78 et un volume supérieur 80 séparés l'un de l'autre par un rebord 82 formant un siège d'obturateur Une bague ou un capuchon 84 Yd 7 'extrémité est serti en 86 sur l'extrémité ouverte de l'enveloppe 76 afin qu'un diaphragme 88 soit retenu dans le volume 80 Le diaphragme 88 a toute construction flexible convenable Un col ouvert 90 dépasse du capuchon 84 coaxia- lement au passage 78 de l'enveloppe Un tube souple 92 relie le col 90 à un canal 94 (figure 1) formé sur le collecteur 54 et qui débouche dans le passage 64 de carbu- rant juste en aval du clapet de retenue 56. Dans le régulateur 74, un diaphragme 88 divise en fait le volume 80 en chambres supérieure et inférieure ayant l'orientation de la figure 1, la chambre supérieure communiquant par le col 90 et le tube souple 92 avec le canal 94 du collecteur 54 et la chambre inférieure communi- quant par le siège 82 et le passage 78 avec la sortie de la pompe Un organe 96 de manoeuvre est monté sur le dia- phragme 88 et possède un doigt 98 qui dépasse dans sa face 78 par l'ouverture délimitée par le siège 82 Un élément obturateur 100 est porté dans le passage 78 Un ressort hélicoïdal 102 est retenu en compression dans le passage 78, entre l'élément obturateur 100 et l'embout d'entrée 72, et il repousse ainsi l'élément obturateur 100 contre le siège 82 Un canal ouvert 104 débouche dans la paroi latérale de l'enveloppe 76 à partir du volume 80 en aval du siège 82. Lors du fonctionnement, la force du ressort hélicoï- dal 102 agissant contre l'élément obturateur 100 rappelle normalement cet élément obturateur 100 et le diaphragme 88 vers le haut, avec l'orientation de la figure 2, vers les positions représentées schématiquement en trait mixte, afin que l'élément obturateur 100 soit fermé contre le siège 82 et empêche l'écoulement du carburant dans le passage 78 vers le canal 104 D'autre part, lorsque la pression du carburant en aval du clapet 56 est suffisante pour dépasser la force du ressort 102, la force due à la pression du carburant agissant sur le diaphragme 88 provoque un dépla- cement de l'organe de manoeuvre 96 et de l'élément 100 vers le.bas, vers la position représentée en trait plein sur la figure 2, si bien que le carburant peut s'écouler dans le passage 78, le long du siège 82 et dans le volume 80 puis par le canal 104 comme indiqué par les flèches de la figure 2 Ainsi, lorsque la pression de sortie du carburant au niveau du filtre dépasse la force appliquée par le ressort 102, une partie du débit de la pompe 22 est automatiquement transmise en dérivation et revient dans le volume interne de la cartouche de carburant, en ayant tendance ainsi à réduire la pression du carburant circulant dans le filtre vers le moteur. De préférence, le ressort 102 est choisi de manière que le régulateur 74 soit partiellement ouvert pendant le fonctionnement normal Ainsi, le ressort 102 est choisi au moment de la fabrication du régulateur en fonction de la pression nominale que doit donner le module au carburant afin que le régulateur 74 soit normalement en position partiellement ouverte et qu'une partie du carburant trans- mis par la pompe passe en dérivation par rapport au filtre 46 et revienne vers la réserve alors que le reste circule dans le filtre, vers le moteur Si la pression de sortie du carburant au niveau du clapet 56 diminue à la suite du bouchage du filtre ou à la suite d'une augmentation de la demande en carburant du moteur, le régulateur 74 a tendance à se fermer sous l'action de la force du ressort 102 si bien qu'une plus grande partie du débit de la pompe est transmise par le filtre vers le moteur D'autre part, si la pression au niveau du clapet 56 augmente parce que la demande en carburant du moteur est réduite, par exemple, cette augmentation de pression du carburant a tendance à provoquer une plus grande ouverture du régulateur 74 si bien qu'une plus grande proportion du débit de la pompe 22 passe en dérivation par rapport au filtre 46 et revient vers la réserve de carburant Ainsi, la pompe 22 de carbu- rant peut être directement raccordée au circuit d'alimenta- tion électrique du véhicule afin qu'elle transmette un débit constant, et le régulateur 74 fonctionne automatique- ment afin qu'il répartisse ce débit entre la canalisation de 'sortie par l'intermédiaire du filtre et le trajet de retour vers la réserve si bien que la pression constante voulue de sortie est conservée au niveau du clapet de retenue 56. Il faut noter que, selon une caractéristique impor- tante de l'invention, la connexion de l'entrée de référence au régulateur 74 en aval du clapet 56 fonctionne automati- quement en assurant la ventilation du débit de la pompe en cas de température excessive de la réserve de carburant et du moteur Ainsi, si la pression dans la canalisation 66 de carburant et le passage collecteur 64 augmente parce que le moteur a une température élevée, cette pression agit sur le régulateur 74 et provoque l'ouverture du passage 78 comme indiqué en trait plein sur la figure 2 et ainsi l'évacua- tion du débit de la pompe 22 vers le volume libre de la cartouche 14 Les vapeurs de carburant qui se forment dans le boîtier de la pompe sont ainsi ventilées automatiquement vers la cartouche placée autour de lui. Les figures 3 à 5 représentent des variantes de régulateur de pression 74 a, 74 b et 74 c respectivement Sur chacune de ces figures 3 à 5, les éléments dont la struc- ture ou la fonction équivaut à celle d'éléments correspon- dants du régulateur 74 décrit en détail en référence à la figure 2, sont désignés par des références numériques identiques correspondantes Dans le régulateur 74 a de la figure 3, l'élément obturateur 100 est monté à une première extrémité d'un levier 106 qui est monté sous forme articu- lée dans le passage 78 de l'enveloppe 76 Le doigt 98 de l'organe de manoeuvre 96 est au contact de l'extrémité opposée du levier 106 et subit la force du ressort hélicoï- dal 102 Le siège opposé du ressort 102 est formé par un écrou 108 qui est vissé dans l'enveloppe 76 afin que la force appliquée par le ressort 102 au levier 106 puisse être ajustée sélectivement Ainsi, comme dans le mode de réalisation de la figure 2, lorsque la pression du carbu- rant agissant sur le diaphragme 88 est suffisante pour dépasser la force appliquée par le ressort 102, l'élément obturateur 100 s'écarte du siège 82 et ouvre la communica- tion entre l'entrée 72 et le canal 104 de dérivation. Les régulateurs de pression 74 b et 74 c présentent, par rapport aux régulateurs 74 et 74 a décrits précédemment, l'avantage de pouvoir être utilisés avec une pompe 22 de carburant (figure 1) n'ayant qu'un seul passage de sortie ou un passage non divisé Ainsi, sur la figure 4, l'enve- loppe 76 du régulateur 74 b a un trajet principal de circu- lation de carburant formé entre l'entrée 72 et une sortie qui est destinée à être raccordée au filtre 46, et un trajet de dérivation par rapport au siège 82 et à l'élément obturateur 100 par l'intermédiaire du canal 104 (formé-dans l'écrou 108) vers l'intérieur de la cartouche 14 (figure 1) Comme dans le mode de réalisation de la figure 3, la force de compression du ressort 102 peut être réglée à l'aide de l'écrou 108 qui est utilisé ainsi à la fois pour ce réglage et pour la formation du canal de dérivation 104. Dans le régulateur 74 c de la figure 5, le canal 104 de dérivation est formé dans l'enveloppe 76, comme dans les modes de réalisation des figures 2 et 3. REVENDICATIONS 1 Circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une réserve de carburant et une pompe ( 22) de carburant ayant une entrée, destinée à aspirer le carburant de la réserve, et une sortie, un filtre ( 46) à carburant, raccordé à la sortie de la pompe, et un dispositif destiné à raccorder le filtre au moteur afin que le carburant transmis au moteur par la pompe circule dans le filtre, et un dispositif ( 74) de régulation de pression ayant une première entrée connectée à la sortie de la pompe et une seconde entrée connectée au filtre, et ayant une sortie destinée à renvoyer du carburant dans la réserve en dériva- tion par rapport au filtre en fonction de la pression du carburant au niveau du filtre, de manière que le moteur soit alimenté par du carburant à une pression sensiblement constante en permanence, le dispositif ( 74) de régulation de pression compre- nant une soupape ayant un élément obturateur mobile ( 100) et un passage ouvert sélectivement par déplacement de l'élément obturateur, un dispositif ( 96) couplant l'élément obturateur à la sortie du filtre afin que la pression du carburant à la sortie du filtre repousse l'élément obtura- teur en position d'ouverture du passage et assure le passage en dérivation du débit de la pompe vers la réserve, et un dispositif à ressort ( 102) couplé à l'élément obtura- teur dans le sens opposé au sens d'action de la pression du carburant à la sortie du filtre et destiné à repousser l'élément obturateur afin qu'il ferme le passage. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif ( 108) d'ajustement sélectif de la force du dispositif à ressort qui est appliquée à l'élément obturateur ( 100). 3 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un clapet de retenue ( 56) placé entre le filtre ( 46) et le moteur et destiné à empêcher la circulation du carburant en sens inverse du moteur vers la réserve lorsque la pompe cesse de fonctionner, et la seconde entrée du dispositif de régulation est connectée au filtre en aval du clapet de retenue ( 58). 4 Module destiné à être immergé dans un réservoir de carburant afin qu'il transmette du carburant sous pression du réservoir à un moteur, le module étant caracté- risé en ce qu'il comprend: une pompe ( 22) à carburant ayant une entrée et une sortie, un dispositif raccordant l'entrée de la pompe de manière qu'elle reçoive du carburant d'un réservoir ( 14) qui l'entoure, un filtre ( 46) à carburant ayant une entrée et une sortie, un dispositif ( 42) destiné à raccorder l'entrée du filtre à la sortie de la pompe, et un clapet de retenue ( 56) destiné à raccorder la sortie du filtre au moteur, un dispositif ( 74) de régulation de pression de carburant ayant une entrée du courant raccordée à la sortie de la pompe, une entrée de référence raccordée à la sortie du filtre en aval du clapet, et une sortie du courant destinée à renvoyer le carburant dans le réservoir, et un dispositif raccordant l'entrée et la sortie du courant lorsque la pression à l'entrée de référence dépasse un seuil préréglé, et un châssis ( 32) de support de la pompe, du filtre, du dispositif de régulation de pression et du dispositif de raccordement sous forme d'un ensemble destiné à être immergé dans le réservoir de carburant. Module selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif ( 108) destiné à ajuster sélectivement le seuil. 6 Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif ( 74) de régulation comporte une soupape ayant un élément obturateur ( 100) et un passage raccordé à une première extrémité à la sortie de la pompe, un diaphragme ( 88) couplé à l'élément obturateur, un dispositif ( 90, 92) destiné à raccorder la sortie du filtre à un premier côté du diaphragme afin que la pression du carburant à la sortie du filtre repousse l'élément obtura- teur en position d'ouverture du passage, et un dispositif à ressort ( 100) couplé au diaphragme afin qu'il agisse en sens opposé au sens d'action de la pression du carburant et repousse l'élément obturateur dans le sens de fermeture du passage. 7 Circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une réserve de carburant et une pompe ( 22) de carburant ayant une entrée destinée à aspirer du carburant de la réserve et une sortie, un filtre ( 46) à carburant raccordé à la sortie de la pompe et un dispositif de raccordement du filtre au moteur afin que le carburant transmis au moteur par la pompe circule dans le filtre, et un dispositif ( 74) de régulation de pression ayant une première entrée raccordée à la sortie de la pompe et une seconde entrée raccordée au filtre et ayant une sortie destinée à renvoyer le carburant à la réserve en dérivation par rapport au filtre en fonction de la pression du carbu- rant dans le filtre, afin que le moteur soit alimenté en carburant à une pression sensiblement constante, un clapet de retenue ( 56) étant placé entre le filtre et le moteur afin qu'il empêche la circulation du carburant en sens inverse du moteur vers la réserve lorsque la pompe ne fonctionne pas, la seconde entrée du dispositif de régulation étant reliée au filtre en aval du clapet de retenue. 8 Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif ( 74) de régulation de pression com- porte une soupape ayant un élément obturateur mobile ( 100) et un passage ouvert sélectivement par déplacement de l'élément obturateur, un dispositif ( 96) couplant l'élément obturateur à la sortie du filtre afin que la pression du carburant à la sortie du filtre repousse l'élément obtura- teur dans le sens d'ouverture du passage et fasse passer en dérivation le débit de la pompe vers la réserve, et un dispositif à ressort ( 102) couplé à l'élément obturateur afin qu'il agisse en sens opposé au sens de l'action de la pression du carburant à la sortie du filtre de manière qu'il repousse l'élément obturateur dans le sens de ferme-10 ture du passage.