Brevet FR2692937A1 — publié le 19931231

SYSTEME D'INJECTION DE CARBURANT POUR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. Ce dispositif est plus particulièrement destiné à détecter et à prévenir la survenue de ratés de combustion par suite d'un défaut d'alimentation en carburant. En effet la survenue de ratés de combustions par défaut d'alimentation en carburant, soit à la suite d'une défaillance du circuit d'alimentation en carburant du moteur ou encore à la suite d'un manque de carburant dans le réservoir, peut avoir des conséquences néfastes sur le moteur et plus particulièrement sur le pot catalytique équipant la ligne d'échappement de ce dernier. Les normes concernant la pollution des moteurs à combustion interne équipant les véhicules automobiles tendent à généraliser aujourd'hui, l'utilisation des pots catalytiques Les pots catalytiques disposés dans la ligne d'échappement permettent en effet de détruire de manière efficace les composants polluants véhiculés par les gaz d'échappement. Les pots catalytiques présentent toutefois l'inconvénient d'être relativement fragiles Ainsi les monolithes portant le catalyseur sont rapidement détruits par des augmentations rapides et anormales de la température Or de telles augmentations se produisent lors de ratés de combustion par suite notamment d'une alimentation insuffisante en carburant Les ratés de combustion engendrent en effet l'arrivée dans le pot catalytique d'air et de carburant imbrûlés qui s'oxydent alors au contact du monolithe et provoquent un fort dégagement de chaleur. Compte tenu du coût élevé de remplacement d'un pot catalytique, il apparait donc important de supprimer l'une des causes de destruction des pots catalytiques qu'est l'alimentation insuffisante du moteur en carburant. Le but de l'invention est donc de proposer un système d'injection de carburant destiné à équiper les moteurs à combustion interne multicylindres des véhicules automobiles qui permet de détecter et de prévenir la survenue d'un manque de carburant. Le système d'injection de carburant selon l'invention comprend un circuit d'amenée du carburant sous pression depuis un réservoir de stockage jusqu'à un ou plusieurs électro-injecteurs pilotés par un système de contrôle moteur commandant le temps d'ouverture de chaque électro- injecteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur Le circuit comporte notamment, une pompe refoulante, un filtre à carburant et un régulateur de pression différentielle pilotant le retour du carburant en excès au réservoir. Selon l'invention le système d'injection est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de surveillance de l'écart entre la pression du carburant du circuit d'amenée et celle de l'air comburant dans le collecteur d'admission, ce dispositif de surveillance étant apte à émettre un signal d'alerte lorsque cet écart de pression est inférieur à un seuil prédéterminé. Selon une caractéristique du système d'injection conformément à l'invention, le signal d'alerte émis par le dispositif de surveillance agit sur des moyens interrupteurs commandant le fonctionnement des électro-injecteurs de façon à interdire toute injection de carburant lorsque l'écart de pression est inférieur au seuil prédéterminé. Selon une caractéristique du système d'injection conformément à l'invention, le signal d'alerte émis par le dispositif de surveillance agit directement sur le système de contrôle moteur de façon à interdire toute injection de carburant lorsque l'écart de pression est inférieur au seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation du système d'injection conformément à l'invention, le dispositif de surveillance comprend un capteur de pression différentielle disposé dans le circuit d'amenée du carburant en aval de ladite pompe refoulante Ce capteur de pression est alors directement connecté au système de contrôle moteur, ce dernier comportant des moyens de traitement apte à comparer la valeur de la pression fournie par le capteur de pression et une valeur de référence prédéterminée de seuil et à produire un signal d'alerte lorsque la valeur de cette pression différentielle est inférieure à la valeur prédéterminée. Selon un autre mode de réalisation du système d'injection conformément à l'invention, le dispositif de surveillance comprend un circuit électrique muni d'un interrupteur piloté par la pression du carburant dans le circuit d'amenée, la fermeture ou l'ouverture de l'interrupteur suite à la baisse de la pression différentielle en dessous d'une valeur prédéterminée générant la production du signal d'alerte. Selon une caractéristique du système d'injection l'interrupteur est formé par le régulateur de pression. Selon une caractéristique du système d'injection l'interrupteur est formé par un régulateur de pression du type à membrane fixé sur la rampe d'injection, ce régulateur étant formé par deux éléments de boîtier en matériau électriquement conducteur, un élément de boîtier inférieur qui relié à la masse et dans lequel circule le carburant, et un élément de boîtier supérieur en communication avec le collecteur d'air du moteur et dans lequel est logé un ressort taré, l'élément de boîtier supérieur étant relié par une liaison électrique au système électronique de contrôle moteur, une membrane déformable en matériau isolant électriquement séparant les deux éléments de boîtier, cette membrane étant à même de mettre en contact électrique les deux éléments de boîtier suivant la valeur de pression du carburant. Selon une caractéristique du système d'injection conformément à l'invention, il comprend des moyens de mémorisation couplés au dispositif de surveillance de la pression dans le circuit d'admission du carburant pour conserver l'historique des anomalies de pression survenues dans le circuit d'admission. Selon une caractéristique du système d'injection conformément à l'invention, les moyens de mémorisation sont intégrés au système électronique de contrôle moteur et en ce que les informations contenues dans ces moyens sont accessibles à partir de la trame diagnostic du système électronique de contrôle moteur. Selon une caractéristique du système d'injection conformément à l'invention, il comprend des moyens d'affichage d'un message à destination du conducteur du véhicule couplés au dispositif de surveillance de la pression dans le circuit d'amenée pour alerter le conducteur sur la nécessité d'arrêter sans plus attendre le fonctionnement du moteur. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une vue schématique du circuit de commande selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale du régulateur de pression représenté à la figure 1. Conformément à la figure 1, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. Le système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne représenté à la figure 1 comprend classiquement un circuit 10 d'amenée du carburant sous pression depuis le réservoir de carburant 4 jusqu'aux électro-injecteurs 9 Les électro-injecteurs 9 sont pilotés par un système électronique de contrôle moteur 3 qui détermine le temps d'ouverture des différents injecteurs et donc la quantité de carburant injectée. Le circuit d'amenée du carburant 10 comprend une pompe refoulante 5 entraînée électriquement A l'intérieur de la pompe 5, une soupape de sécurité évite les surpressions et à la sortie, un clapet anti-retour évite le désamorçage du circuit à l'arrêt du moteur La pompe 5 envoie le carburant à travers un filtre 6, puis dans la rampe d'injection 7 qui communique avec les différents injecteurs La pression différentielle d'injection, entre le circuit d'amenée du carburant et le collecteur d'admission, est maintenue constante, quelque soit le débit des injecteurs 9, par le régulateur de pression 8 qui surveille le débit de retour au réservoir 4, du carburant en excès. Le système d'injection selon l'invention comprend un dispositif de surveillance de la pression différentielle du carburant alimentant les différents électro-injecteurs qui permet d'émettre un signal d'alerte lorsque la pression différentielle du carburant est inférieure à une valeur prédéterminée Une chute de la pression différentielle du carburant correspond à un manque de carburant dans le circuit d'amenée 10, manque de carburant qui peut s'avérer préjudiciable au moteur si l'injection du carburant se poursuit; aussi le dispositif de surveillance est couplé à des moyens interrupteurs qui arrêtent le fonctionnement des électro-injecteurs 9 lorsque le signal d'alerte est émis. Le dispositif de surveillance et les moyens interrupteurs sont formés par un circuit électrique muni d'un interrupteur piloté par la pression différentielle du carburant dans le circuit d'amenée 10 Le circuit électrique étant connecté au système de contrôle moteur 3, ce dernier comportant des moyens de traitement aptes à repérer la position de l'interrupteur, ouvert ou fermé, de façon à émettre un signal d'alerte qui génère l'arrêt de l'actionnement des électro-injecteurs 9 par le système de contrôle moteur 3. Le système électronique de contrôle moteur 3 comprend classiquement un micro-calculateur comportant une CPU, une mémoire vive, une mémoire morte, des convertisseurs analogique-numérique et différentes interfaces d'entrées et de sorties Ce système de contrôle moteur 3 reçoit des signaux d'entrée concernant notamment les différents paramètres de fonctionnement du moteur, effectue des opérations et génère des signaux de sortie à destination notamment des injecteurs 9. L'interrupteur est formé par le régulateur 8, représenté en détail figure 2, ce dernier est du type différentiel à membrane Il est défini selon l'invention par l'assemblage d'un élément de boîtier inférieur 17 et d'un élément de boîtier supérieur 13, réalisés en matériau conduisant l'électricité; le boîtier inférieur 17 étant directement relié à la masse du véhicule et le boîtier supérieur 13 étant connecté au système de contrôle moteur au moyen d'un fil conducteur 83 Le système de contrôle moteur étant à même de générer une certaine tension aux bornes de ce circuit électrique et à contrôler le passage ou non d'un courant à travers celui-ci. L'élément de boîtier inférieur 17, formé d'une paroi latérale cylindrique fermée à son extrémité inférieure par une paroi de fond plane, est directement fixé au bâti 18 du moteur Cet élément de boîtier 17 détermine une chambre o circule le carburant en provenance de la rampe d'injection et comporte donc à cet effet un raccord latéral 47 pour l'arrivée du carburant. Cette chambre à carburant comporte un conduit 74 de retour au réservoir traversant la paroi de fond et s'étendant sensiblement verticalement dans l'axe de l'élément de boîtier 17; l'orifice d'entrée du conduit de retour 74 est positionné au niveau du plan de joint supérieur de l'élément de boîtier 17, plan de joint déterminé par l'extrémité supérieur formant rebord de la paroi cylindrique latérale Le conduit de retour 74 qui est solidaire de l'élément de boîtier 17 est également fabriqué en matériau conducteur. Sur l'élément de boîtier inférieur 17 vient se positionner l'élément de boîtier supérieur 13. Cet élément de boîtier 13 est formé, similairement à l'élément de boîtier inférieur 17 d'une paroi latérale cylindrique fermée à son extrémité supérieur par une paroi de fond plane Cet élément de boîtier 13 détermine une chambre dans laquelle est logé un ressort de pression convenablement taré 14, en appui contre la paroi de fond Le ressort 14 est réalisé en matériau conducteur. La chambre du ressort 14 défini par l'élément de boîtier supérieur 13, communique d'autre part avec le collecteur d'admission du moteur par un passage 32 traversant la paroi de fond Une cosse électrique 15 est solidarisée à la paroi latérale externe de l'élément de boîtier 13 pour permettre la connexion du fil électrique 83 reliant le régulateur au système de surveillance moteur. Entre les deux éléments de boîtier 17 et 13 est interposée une membrane déformable 19 en 1 o matériau isolant Cette membrane 19 porte sur sa face inférieur un opercule 11 en matériau conducteur destiné à coopérer avec l'orifice d'entrée du conduit de retour 74 et sur sa face supérieure une coupelle de ressort 12 également en matériau conducteur sur laquelle repose l'extrémité inférieure du ressort 14 L'opercule 11 et la coupelle 12 sont solidarisés à la membrane 19 au moyen d'un rivet 16 conducteur qui assure une liaison électrique entre l'opercule il et la coupelle de ressort 12. La membrane 19 est serrée à sa périphérie entre les plans de joints des éléments de boîtier 17 et 13 au moyen d'un sertissage 37 Ce sertissage 37 assure la fixation des deux éléments de boîtier 17 et 13 Le sertissage 37 réalisé en matériau isolant participe également à l'isolation électrique opérée entre les parois latérales des éléments de boîtiers 17 et 13 par l'interposition de la membrane 19. Conformément à la description précédente et aux figures 1 et 2, le fonctionnement de l'interrupteur- régulateur de pression 8 est le suivant. Lorsque la pression du carburant dépasse la somme de la pression de tarage du ressort 14 et la pression régnant dans le collecteur d'admission (grâce à la mise en communication opérée par le passage 32), la membrane 19 est repoussée vers le haut en comprimant le ressort 14 et l'opercule 11 libère l'entrée du conduit de retour 74 La levée de l'opercule il entraîne donc un débit de retour Il de carburant vers le réservoir 14, ce débit directement contrôlé par la valeur de la levée entraînant une diminution correspondante de la pression du carburant Dans les autres cas, l'opercule il repose sur l'entrée du conduit de retour 74 interdisant tout retour de carburant. La chambre du ressort taré est reliée au collecteur d'admission de façon à maintenir constante la différence de pression de part et d'autre de la soupape des injecteurs; le débit de ceux-ci ne dépend donc plus alors que de leur temps d'ouverture. Parallèlement à sa fonction de régulateur de pression, le dispositif 8 joue donc le rôle d'interrupteur piloté par la pression différentielle du carburant En effet, compte tenu de sa réalisation, le régulateur 8 assure le passage d'un courant électrique depuis le fil 83 entre les deux éléments de boîtier 13 et 17 uniquement lorsque l'opercule est en appui contre le conduit de retour 74. Conformément à ce qui précède le fonctionnement du dispositif de surveillance selon l'invention est alors le suivant Le régulateur constitue un interrupteur électrique assurant le passage du courant de l'élément de boîtier inférieur 17 à l'élément de boîtier supérieur 13 via le conduit 74, l'opercule 1, le rivet, la coupelle de ressort 2 et le ressort 4, uniquement lorsque l'opercule 1 demeure en appui contre le conduit 74, c'est-à-dire lorsque la pression différentielle de carburant est insuffisante. La position de l'interrupteur, fermé ou ouvert, renseigne alors directement et simplement sur un manque ou non de carburant dans le circuit d'amenée et permet ainsi au système de contrôle moteur de mettre en oeuvre une stratégie préprogrammée apte à prévenir la survenue d'une panne de carburant aux conséquences préjudiciables pour le moteur et notamment pour le pot catalytique équipant la ligne d'échappement En effet, lorsque le réservoir 4 est rempli en carburant au-dessus d'un seuil critique lié à la forme du réservoir, à la position de l'orifice d'aspiration de la pompe 5 ou encore aux mouvements du véhicule, la pression de refoulement de la pompe est toujours supérieure à la pression du ressort taré 14 augmentée de la pression régnant au niveau du collecteur d'admission Il en résulte alors que la membranne 19 est repoussée vers le haut assurant en permanence un retour de carburant vers le réservoir Le déplacement de la membrane 9 et donc de l'opercule 1 ouvre le circuit électrique: aucun courant ne circule d'un élément de boîtier à l'autre. Lorsque le niveau de carburant devient inférieur au seuil critique dans le réservoir 4 (ou encore en cas de dysfonctionnement de la pompe 5), la pression de refoulement du carburant dans le circuit d'amenée chute: l'orifice d'aspiration de la pompe à carburant 5 commençant à émerger, phénomène accentué par les déjaugeages entraînés par le mouvement du véhicule (roulis, tangage, etc). La chute de pression du carburant se répercute dans la chambre formée par l'élément de boîtier inférieur 17 du régulateur de pression 8. La membrane 19 sous l'action du ressort taré et de la pression régnant dans le collecteur d'admission vient alors plaquer l'opercule il contre le conduit de retour 74 fermant l'ouverture de ce dernier et assurant le contact électrique entre les deux éléments de boîtier 17 et 13 Le passage du courant électrique et la chute de l'impédance qui l'accompagne sont alors détecté par le système de contrôle moteur 3. Le système de contrôle moteur étant informé de la chute de la pression d'alimentation du carburant, plusieurs stratégies peuvent alors être mises en oeuvre pour éviter la survenue de la panne sèche. L'information chute de pression peut provoquer par exemple la coupure de l'alimentation des injecteurs en carburant en imposant par exemple un temps d'injection nul Le moteur s'arrête alors avant la survenue de la panne sèche et sans dommage pour le moteur. On peut également, alternativement ou complémentairement à la solution précédente, utiliser l'information chute de pression pour activer des moyens d'affichage à destination du conducteur, prévenant ce dernier de l'imminence d'une panne sèche et de la nécessité d'arrêter le véhicule. On peut également, alternativement ou complémentairement aux solutions précédentes, stocker le signal émis par le dispositif de surveillance pour conserver l'historique des anomalies de pression du carburant Le stockage pouvant être opéré notamment dans la mémoire vive du système de contrôle moteur et être interrogeable à partir de la trame diagnostic équipant le système de contrôle moteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi le dispositif de surveillance peut être formé d'un capteur de pression disposé dans le circuit d'amenée du carburant 10 en aval de ladite pompe refoulante 5, par exemple au niveau de la rampe d'injection 7, ledit capteur de pression étant directement connecté audit système de contrôle moteur 3, ce dernier comportant alors des moyens de traitement aptes à comparer la valeur de la pression fournie par le capteur de pression et une valeur de référence prédéterminée et à produire un signal d'alerte lorsque la valeur de la pression est inférieure à ladite valeur prédéterminée. REVENDICATIONS l 1 l Système d'injection de carburant pour un moteur à combustion interne ( 1) équipant un véhicule automobile, comprenant un circuit ( 10) d'amenée du carburant sous pression depuis un réservoir de stockage ( 4) jusqu'à un ou plusieurs électro-injecteurs ( 9) pilotés par un système de contrôle moteur ( 3) commandant le temps d'ouverture de chaque électro-injecteur ( 9) suivant les conditions de fonctionnement du moteur, ledit circuit ( 10) comportant une pompe refoulante ( 5), un filtre à carburant ( 6) et un régulateur de pression ( 8) pilotant le retour du carburant en excès audit réservoir ( 4), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de surveillance ( 8,3) de la pression du carburant alimentant lesdits électro- injecteurs ( 9), ledit dispositif de surveillance ( 8,3) étant apte à émettre un signal d'alerte lorsque la pression du carburant est inférieure à un seuil prédéterminé. l 2 l Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal d'alerte émis par le dispositif de surveillance ( 8,3) agit sur des moyens interrupteurs ( 3) commandant le fonctionnement de chaque électro- injecteur ( 9) de façon à interdire toute injection de carburant lorsque la pression du carburant dans ledit circuit d-'amenée ( 10) est inférieure audit seuil prédéterminé. l 3 l Système d'injection de carburant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal d'alerte émis par le dispositif de surveillance ( 8,3) agit directement sur ledit système de contrôle moteur ( 3) de façon à interdire toute injection de carburant lorsque la pression du carburant dans ledit circuit d'amenée ( 10) est inférieure audit seuil prédéterminé. l 4 l Système d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de surveillance comprend un capteur de pression disposé dans le circuit d'amenée du carburant ( 10) en aval de ladite pompe refoulante ( 5), ledit capteur de pression étant directement connecté audit système de contrôle moteur ( 3), ce dernier comportant des moyens de traitement aptes à comparer la valeur de la pression fournie par le capteur de pression et une valeur de référence prédéterminée et à produire un signal d'alerte lorsque la valeur de la pression est inférieure à ladite valeur prédéterminée. l 5 l Système d'injection de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de surveillance comprend un circuit électrique muni d'un interrupteur ( 8) piloté par la pression du carburant dans ledit circuit d'amenée ( 10), la fermeture ou l'ouverture dudit interrupteur ( 8) suite à la baisse de la pression du carburant en dessous d'une valeur prédéterminée produisant la création dudit signal d'alerte. l 6 l Système d'injection de carburant selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit interrupteur est formé par le régulateur de pression ( 8). l 7 l Système d'injection de carburant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit interrupteur est formé par un régulateur de pression ( 8) du type à membrane fixé sur la rampe d'injection ( 7), ce régulateur ( 8) étant formé par deux éléments de boîtier ( 13,17) en matériau électriquement conducteur, un élément de boîtier inférieur ( 17) qui relié à la masse et dans lequel circule le carburant, et un élément de boîtier supérieur ( 13) en communication avec le collecteur d'air dudit moteur et dans lequel est logé un ressort taré, ledit élément de boîtier supérieur ( 13) étant relié par une liaison électrique ( 83) au système de contrôle moteur d'injection ( 3), une membrane déformable ( 19) en matériau isolant électriquement séparant les deux éléments de boîtier ( 13,17) est à même de mettre en contact électrique les deux éléments de boîtier ( 13,17) suivant la valeur de pression du carburant. l 8 l Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mémorisation couplés audit dispositif ( 8,3) de surveillance de la pression dans le circuit d'admission du carburant ( 10) pour conserver l'historique des anomalies de pression survenues dans ledit circuit d'admission ( 10). l 9 l Système d'injection de carburant selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation sont intégrés au système de contrôle moteur d'injection ( 3) et en ce que les informations contenues dans lesdits moyens sont accessibles à partir de la trame diagnostic du système de contrôle moteur d'injection ( 3). l 10 l Système d'injection de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage d'un message à destination du conducteur du véhicule couplés audit dispositif ( 8,3) de surveillance de la pression dans le circuit d'admission ( 10) pour alerter le conducteur sur la nécessité d'arrêter sans plus attendre le fonctionnement dudit moteur.