Brevet FR2685938A1 — publié le 19930709

i La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant destinés aux moteurs à combustion interne et aux applications analogues, et elle concerne plus précisément un circuit de commande de distribution de carburant en fonction du carburant nécessaire. On a déjà proposé la transmission de carburant à un moteur à combustion interne à l'aide d'une pompe à carbu- rant entraînée par un moteur électrique et commandée par la pression et d'une canalisation de carburant de type unidi- rectionnel ou sans retour qui raccorde la pompe aux injec- teurs de carburant du moteur Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 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 de transmission de carburant sous pression d'un réservoir ou d'une réserve aux injecteurs de carburant placés sur le moteur Un clapet de retenue est disposé dans la canalisa- tion de carburant entre la sortie de la pompe et les -injecteurs afin qu'il empêche le retour de carburant et l'injecteur du moteur vers la pompe Un capteur de pression est couplé à la canalisation de carburant entre la sortie de la pompe et le clapet de retenue, et il est couplé à un circuit électronique destiné à appliquer de l'énergie électrique au moteur de la pompe en fonction de la pression dans la canalisation de carburant Une soupape de décharge de pression est raccordée à la canalisation de carburant entre le clapet et le moteur afin que le carburant revienne de la canalisation à l'alimentation en cas de surpression dans la canalisation de carburant. Bien que le circuit de distribution de carburant ainsi décrit concerne et résolve un certain nombre de problèmes posés par la technique antérieure, d'autres perfectionnements sont souhaitables Par exemple, un problème se pose dans les circuits de pompage commandés en pression du type précité lorsque la demande en carburant du moteur diminue, par exemple en cas de décélération du moteur, puis augmente rapidement, par exemple en cas d'accélération rapide demandée par l'opérateur Pendant la période de faible demande de carburant du moteur, un fonctionnement de la pompe de faible niveau suffit au maintien de la pression voulue du carburant dans la canali- sation Cependant, lorsque la demande augmente rapidement, la pompe ne peut pas souvent accélérer suffisamment vite pour remplir les conditions demandées. Un autre problème posé dans la technique antérieure est celui de la vaporisation du carburant dans la canalisa- tion, à des températures très élevées Par exemple, la température du collecteur de carburant a tendance à augmen- ter notablement après l'arrêt du moteur, et après la fin du fonctionnement du circuit de refroidissement Le carburant peut se vaporiser dans ce collecteur et dans la région des injecteurs, surtout lorsque la température ambiante est relativement élevée Ceci peut provoquer des difficultés lors de la remise en fonctionnement du moteur et peut même donner des performances instables au ralenti. La présente invention a donc pour objet la réalisa- tion d'un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne, dans lequel le moteur de la pompe de carburant fonctionne d'après la pression dans la canalisa- tion de carburant tout en maintenant un débit minimal de fonctionnement de la pompe en cas de faible demande de carburant, afin que la pompe ait une bonne aptitude à répondre à une demande ultérieure importante de carburant. L'invention concerne aussi la réalisation d'un circuit de distribution de carburant de moteur du type précité qui réduit ou empêche la vaporisation du carburant dans les canalisations même dans les conditions de fonctionnement à température élevée. Un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne selon l'invention comporte une alimen- tation en carburant ayant une pompe commandée par applica- tion d'énergie électrique et qui est destinée à transmettre du carburant sous pression Un mécanisme de distribution de carburant, par exemple un injecteur, est couplé à l'alimen- tation afin que le carburant soit distribué de façon réglée par l'alimentation au moteur Un clapet de retenue est placé dans la canalisation de carburant qui relie la sortie de la pompe à l'injecteur afin que le carburant ne puisse pas revenir de l'injecteur vers la pompe lorsque celle-ci est arrêtée Un capteur est couplé à la canalisation du carburant entre le clapet de retenue et la sortie de la pompe afin qu'il donne un signal électrique en fonction de la pression du carburant à la sortie de la pompe, et un circuit électronique de commande transmet de l'énergie électrique à la pompe en fonction de ce signal de pres- sion Une dérivation de carburant est raccordée à la canalisation de carburant entre la sortie de la pompe et le clapet de retenue afin qu'un trajet libre continu de circulation de carburant soit formé à partir de la sortie de la pompe en parallèle à la canalisation du carburant si bien que le carburant continue à circuler dans la dériva- tion et la pompe continue à fonctionner même lorsque le moteur ne demande pas de carburant De cette manière, la pompe garde un niveau minimal de fonctionnement et peut rapidement remplir une demande croissante de carburant du moteur Dans un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention dans lequel la pompe est sous forme d'une pompe autonome à moteur électrique intégré montée comme un module dans un réservoir d'alimentation en carburant du véhicule, la dérivation comprend un orifice formé dans la canalisa- tion de carburant près de la sortie de pompe et renvoyant directement le carburant au réservoir qui l'entoure, lorsque le clapet de retenue de la canalisation de carbu- rant est fermé. Un second aspect important de l'invention porte sur un procédé destiné à empêcher la vaporisation du carburant dans la canalisation de carburant lors de conditions de fonctionnement à température élevée au niveau du moteur, par montage d'une soupape de décharge de pression dans la canalisation de carburant entre le clapet de retenue et le moteur, et par ajustement de la soupape à un réglage supérieur à la pression de vaporisation du carburant dans la canalisation à la température maximale prédéterminée de fonctionnement du moteur Le réglage de la soupape de décharge est de préférence ajusté au moment de la fabrica- tion du véhicule à une valeur prédéterminée empiriquement, destinée à empêcher pratiquement la vaporisation à la température maximale de fonctionnement pour le type parti- culier de carburant pour lequel le moteur doit être uti- lisé Un réglage de 4,3 bars est utilisé par exemple dans les moteurs à essence. 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 représentation schématique d'un circuit de distribution de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle d'une partie du circuit de la figure 1; et la figure 3 est un diagramme synoptique de la partie électronique du circuit de distribution de carburant. La figure 1 représente un circuit 10 de distribution de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'in- vention, comprenant un module autonome 12 de pompe à carburant monté dans un réservoir 10 de carburant qui l'entoure Le module 12 transmet le carburant sous pression par une canalisation 16 à un collecteur 18 supporté par un moteur 20 Plusieurs injecteurs 22 de carburant sont montés entre le collecteur 18 et le moteur 20, et les buses des injecteurs individuels sont adjacentes aux orifices 24 d'admission du mélange air-carburant des cylindres associés du moteur L'air de combustion peut être transmis au collecteur 26 d'admission d'air par un filtre à air ou analogue, à la pression atmosphérique, ou par un dispositif de suralimentation ou analogue entraîné par le moteur et transmettant de l'air à une pression qui varie avec le fonctionnement du moteur et/ou avec la commande du papillon des gaz, etc Les injecteurs 22 peuvent être commandés par un électroaimant, par exemple, en fonction d'un ordinateur de commande de moteur embarqué (non représenté). Le module 12 de pompe à carburant comprend une pompe 28 à moteur électrique ayant une entrée qui reçoit le carburant du réservoir 14 qui l'entoure par l'intermédiaire d'un filtre 30, et une sortie qui transmet le carburant sous pression par une canalisation 32 de raccordement à un capuchon et collecteur 34 Dans le collecteur 34 tel que représenté sur la figure 2, un passage interne 36 de carburant est connecté à une extrémité à la canalisation 32 de carburant par un embout 38 et, à l'autre extrémité, à la canalisation 16 de carburant par un embout 40 Un clapet de retenue 42 est monté dans le passage 36 afin qu'il empêche la circulation du carburant dans le sens inverse, du collecteur 18 vers le réservoir 14 lorsque la pompe 28 est arrêtée Une soupape 44 de décharge est montée dans le collecteur 34 et est raccordée au passage 36 en aval du clapet de retenue 42 afin que le carburant revienne vers le réservoir 24 en surpression dans la canalisation 16 de carburant et/ou dans le collecteur 18 Un capteur 46 de pression est monté sur un ensemble 48 ayant une carte de circuit, porté par le collecteur 34, et il est couplé au passage 36 qui le traverse pour la transmission d'un signal électrique qui est fonction de la pression du carburant dans le passage 36 en amont du clapet de retenue 42 Le collecteur 34 est monté par une garniture 50 qui ferme l'ouverture du réservoir 14 par laquelle le module 12 est introduit dans l'ensemble. Comme représenté sur la figure 3, la carte 48 de circuit a un amplificateur 52 de puissance destiné à transmettre un signal modulé par impulsions de largeur variable au moteur de la pompe 28 en fonction du signal de sortie du capteur 46 de pression La carte 48 reçoit de l'énergie électrique d'une batterie d'accumulateurs 54 et est raccordée à une masse électrique par des conducteurs 56, 58 De même, l'amplificateur 52 est raccordé à la pompe 28 par des conducteurs 60, 62 Le circuit 10 de distribu- tion de carburant décrit jusqu'à présent est analogue de façon générale à celui qui est l'objet du brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 5 044 344. Dans un premier aspect de l'invention, un orifice 64 est percé ou formé d'une autre manière dans l'embout 38 entre la canalisation 32 et le collecteur 34 afin qu'il forme un trajet ouvert de façon continue mais limité pour que le carburant puisse passer en dérivation par rapport au collecteur 34 et revienne vers le réservoir 14 Ainsi, même lorsque la demande en carburant du moteur est minimale et lorsque très peu de carburant circule dans le clapet de retenue 42 et la canalisation 16, l'orifice 64 forme un trajet ouvert si bien que le capteur 46 de pression ne réduit pas le fonctionnement de la pompe 28 au-dessous d'un niveau minimal De cette manière, si la demande en carbu- rant du moteur augmente rapidement, par exemple lorsque le conducteur veut accélérer rapidement le véhicule après une période de décélération, la vitesse du moteur de la pompe de carburant peut augmenter rapidement à la valeur voulue sans avoir à compenser la force d'inertie élevée à faible vitesse de fonctionnement Pendant le fonctionnement normal, la petite taille de l'orifice 64 (par exemple de 0,76 mm) assure un rétrécissement suffisant pour que la circulation normale du carburant vers le moteur ne soit pas perturbée. Dans le second aspect de l'invention, une soupape de décharge 44 est ajustée à un réglage supérieur à la pres- sion de vaporisation du carburant dans la canalisation 16 et le collecteur 18 du carburant à la température maximale prédéterminée de fonctionnement du moteur 20 Comme l'in- dique la figure 2, le clapet de retenue 44 a un obturateur 66 rappelé par un ressort 68 contre un siège 70 Un écrou 72 permet l'ajustement de la force de compression du ressort 68 et ainsi de la force nécessaire dans la canali- sation de carburant et le collecteur de carburant pour déplacer le ressort 68 et renvoyer le carburant vers le réservoir 14 De préférence, la force du ressort est ajustée à une valeur légèrement supérieure à la pression de vaporisation d'un type particulier de carburant que le moteur doit normalement utiliser à la température nominale maximale du collecteur de carburant du moteur Par exemple, dans le cas d'un moteur destiné à consommer de l'essence pure à la température maximale nominale inférieure à 93 OC, la force du ressort 68 peut être ajustée afin que la soupape 44 s'ouvre uniquement lorsque la pression dans la canalisation 16 et le collecteur 18 dépasse 4,3 bars Cette caractéristique de l'invention réduit notablement ou élimine la formation de vapeur dans la canalisation et le collecteur de carburant en permettant à la pression du carburant de s'élever jusqu'à une valeur suffisante pour que la vapeur ne se forme pas à la température nominale maximale ou la plus élevée du moteur D'autre part, si la pression dans le circuit de carburant devient excessive à la suite de la dilatation thermique, la soupape 44 s'ouvre et évacue l'excès de pression Ainsi, grâce au maintien d'une pression élevée de carburant, la formation de vapeur dans la canalisation et le collecteur de carburant est réduite ou éliminée Lors de la remise en fonctionnement du moteur, le fonctionnement des injecteurs remet rapidement le collecteur 18 et la canalisation 16 à la pression normale de fonctionnement du circuit. REVENDICATIONS 1 Circuit de distribution de carburant destiné à un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation en carburant ayant une pompe ( 12) commandée par application d'énergie électrique et destinée à transmettre du carburant sous pression, un dispositif ( 22) de distribution de carburant au moteur, une canalisation ( 16) de carburant dont une première extrémité est raccordée à la sortie de la pompe et une seconde extrémité est raccordée au dispositif de distribu- tion de carburant, un clapet de retenue ( 42) placé dans la canalisation de carburant et destiné à empêcher la circulation en sens inverse, du dispositif de distribution vers la pompe, un dispositif ( 34) destiné à appliquer de l'énergie électrique à la pompe et comprenant un capteur couplé à la canalisation entre le clapet et la pompe afin qu'il trans- mette un signal électrique qui est fonction de la pression du carburant à la sortie de la pompe et un dispositif destiné à appliquer de l'énergie électrique à la pompe en fonction du signal, et un dispositif ( 64) de dérivation de carburant couplé à la canalisation entre la sortie de la pompe et le clapet et destiné à former un trajet limité de circulation de carburant de la sortie de la pompe parallèlement à la canalisation, afin que le carburant continue à circuler dans le dispositif de dérivation et que la pompe continue à fonctionner en l'absence de demande de carburant du dispo- sitif de distribution de carburant. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dérivation de carburant comporte un passage ( 64) de circulation de carburant constamment ouvert, entre la sortie de la pompe et l'alimentation. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de dérivation de carburant comprend un orifice ( 64) formé dans la canalisation de carburant près de la sortie, à l'intérieur de l'alimentation. 4 Procédé destiné à empêcher la vaporisation de carburant dans une canalisation dans des conditions de fonctionnement à chaud dans un moteur à combustion interne ayant un circuit de distribution de carburant destiné à avoir une température maximale nominale prédéterminée de fonctionnement, le circuit comprenant une alimentation de carburant qui comporte une pompe, un dispositif ( 22) de distribution de carburant monté sur le moteur, ladite canalisation ( 16) de carburant qui relie la pompe au dispositif de distribution, un clapet de retenue ( 42) placé dans la canalisation et destiné à empêcher la circulation en sens inverse du carburant du moteur vers la pompe, et une soupape de décharge de pression ( 44) raccordée à la canalisation de carburant entre le clapet de retenue et le moteur, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il com- prend l'ajustement de la soupape de décharge de pression ( 44) à un réglage de pression supérieur à la pression de vaporisation du carburant dans la canalisation ( 16) à la température maximale nominale prédéterminée de fonctionne- ment du moteur.