Brevet FR2709515A1 — publié le 19950310

L'invention a pour objet un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne. notamment un moteur à in.iec- tion de véhicule automobile. De tels circuits comprennent généralement un réservoir de carburant relié à au moins un injecteur de carburant par une conduite d'alimentation sur laquelle est prévue une pompe et par une conduite de retour qui peut comporter un régulateur destiné à réguler la pression du carburant au niveau du ou des injec- teurs. Le débit de la pompe. qui est dans la plupart des cas une pompe électrique, doit être suffisant pour assurer l'alimentation du moteur dans les conditions de consommation maximale. Compte tenu des tolérances de fabrication des pompes, et de la situation du réseau électrique du véhicule, les pompes ont, la plupart du temps, un débit largement excédentaire vis-à-vis des besoins du moteur, tout particulièrement au ralenti. Or. il se trouve que c'est dans cette phase que I'environnement du moteur est le plus chaud et que I'énergie thermique transmise au réservoir par le retour du carburant est la plus importante: il s'ensuit une production de vapeur importante qui peut difficilement être absorbée par le canister si le ralenti est prolongé, le phénomène étant particulièrement accentué dans les embouteillages par temps chaud. C'est poursuoi on a déjà proposé des dispositifs pour réguler le débit du carburant arrivant aux intiecteurs. mais ces dispositifs sont complexes et/ou délicats à piloter. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients en proposant un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à insection de véhicule automobile du type mentionné ci-dessus et comportant un dispositif de régulation du débit de carburant arrivant au moteur qui soit simple et facile à piloter. Selon la principale caractéristique du circuit d'alimentation en carburant objet de l'invention. le dispositif de régulation est un limiteur de débit fonctionnant en tout ou rien monté en série sur la conduite d'alimentation entre la pompe et 1 injecteur Selon d'autres caractéristiques de ce circuit: - la pompe est associée à un régulateur statique de pression - le limiteur de débit comprend d'une part un restricteur et, d'autre part. une vanne montée en parallèle avec celui-ci. cette vanne s'ouvrant et se fermant en fonction de la charge du moteur: - la vanne est associée à un deuxième restricteur ayant des caractéristiques différentes de celles du premier; - le deuxième restricteur est déterminé pour laisser pas ser un débit plus important que le premier; - le premier restricteur est déterminé pour ne laisser passer que le débit minimal nécessaire au fonctionnement du moteur au ralenti: - le deuxième restricteur est déterminé pour laisser pas- ser. en association avec le premier. le débit maximal né cessaire au fonctionnement du moteur: - le (ou les) restricteur(s) se présente(nt) sous la forme d'un diaphragme percé d'un orifice; - la vanne est à commande pneumatique; - la vanne est commandée par la dépression régnant dans la tubulure d'admission et est réglée pour s'ouvrir lorsque la dépression dans cette dernière est inférieure à une valeur prédéterminée; - la vanne est à commande électrique; - la vanne est pilotée par un calculateur en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur: - le calculateur pilote la vanne en prenant en compte la vitesse de rotation du moteur et le temps d'ouverture des injecteurs: - le calculateur pilote la vanne en fonction de la posi tion du débitmètre d'air; - la vanne est une électrovanne sensible à la position de la pédale d'accélérateur ou du papillon. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence à la figure unique annexée qui est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation en carburant conforme à 1 - invention. Sur la figure, on voit un réservoir de carburant 1 relié à une rampe d'injection comprenant quatre injecteurs 2 par une conduite d'alimentation 3 sur laquelle est prévue une pompe 4. celle-ci pouvant se trouver à l'intérieur du réservoir 1, comme illustré sur la figure. A l'extrémité aval de la rampe d'in.iec- tion se trouve un régulateur de pression 5 dont le rôle est de réguler la pression du carburant arrivant aux injecteurs 2 afin que la quantité de carburant injectée ne soit fonction que de leur temps d'ouverture. Ce régulateur est piloté par la dépression régnant dans la tubulure d'admission 6 à laquelle il est relié par un tube 7. Une conduite de retour 8 relie le régulateur de pression 5 au réservoir 1. On notera ici que. dans chaque cvlindre du moteur, débouche un injecteur de carburant 2 et une conduite 9 d'arrivée d'air communiquant avec la tubulure d'admission 6. le bloc-cylindres 10 étant représenté schématiquement en traits mixtes sur la figure. Un régulateur statique de pression 11. dont le rôle sera expligué plus loin. relie les conduites d'alimentation 3 et de retour 8. Il peut être placé à proximité du réservoir, comme illustré, ou à l'intérieur de celui-ci, ou encore être intégré à la pompe. Selon l'invention. ce circuit comporte un limiteur de débit, portant la référence générale 12. monté en série sur la conduite d'alimentation 3. Ce limiteur comprend un premier restricteur 13 à l'intérieur de la conduite 3 qui peut se présenter sous la forme d'un diaphragme percé d'un orifice. Une vanne 14 est montée en parallèle avec le premier restricteur 13 sur une conduite 15. A l'intérieur de celle-ci est prévu un deuxième restricteur 16 qui peut également être constitué d'un diaphragme percé dun orifice, mais dont les caractéristiques sont différentes de celles du premier. A titre d'exemple. les orifices peuvent être circulaires, celui du premier restricteur ayant un diamètre compris entre 0,5 et 1 mm et celui du deuxième un diamètre compris entre 2 et 3 mm. Il est à noter que le régulateur statique de pression 11 communique avec la conduite d'alimentation 3 en un point situé entre la pompe 4 et le limiteur de débit 12. La vanne 14 peut être à commande pneumatique et être pilotée par la dépression régnant dans la tubulure d'admission 6 à laquelle elle est reliée par un tube 17 et réglée pour ne s'ou vrir que si la dépression dans la tubulure 6 tombe en-dessous d'une valeur prédéterminée. c'est-à-dire pour des charges relativement élevées du moteur. Le fonctionnement du système est le suivant: Lorsque le moteur tourne au ralenti. la dépression dans la tubulure d'admission 6 est forte et la vanne 14. qui peut être une vanne à lame cloquante. est fermée. La pression du liquide sortant de la pompe 4 est maintenue constante grâce au régulateur 11. Etant donné les faibles dimensions de l'orifice du restricteur 13, la plus grande partie du carburant pompé retourne dans le réservoir 1 après passage à travers le régulateur 11. Le restricteur 13 limite le débit arrivant dans la rampe d'injection. le liquide circulant grâce à la différence de pression de tarage des régulateurs 11 et 5. L'ajustement du diamètre du diaphragme constituant le restricteur 13 permet de réduire à une valeur extrêmement faible le débit de carburant retournant du moteur au réservoir lorsque le moteur tourne au ralenti. Lorsque le moteur tourne à un régime plus élevé, la dépression dans la tubulure d'admission est plus faible et la vanne 14 est ouverte. La majeure partie du carburant passe à travers le restricteur 16 qui a un orifice de plus grand diamètre que le restricteur 13. la circulation du liquide étant toujours assurée par la différence de pression de tarage des régulateurs 11 et 5. Le choix du diamètre de l'orifice du restricteur 16 permet d'ajuster le débit de carburant arrivant au moteur à la valeur juste nécessaire à sa consommation maximale. A titre d'exemple, si le régulateur 11 est taré à 4 bars et le régulateur 5 régulé entre 2.5 bars (ralenti) et 3 bars (pleine charge). les dimensions des orifices indiquées ci-dessus permettent d'assurer un débit de 15 l/h au ralenti à travers le restricteur 13 et un débit total de 90 l/h à travers les deux restricteurs lorsque le moteur tourne à pleine charge. la vanne 14 s'ouvrant lorsque la dépression dans la tubulure d'admission tombe au-dessous de 400 millibars et la pompe 4 ayant un débit nominal de 120 1/h. I1 est à noter que c'est parce que le régulateur statique 11 maintient une pression constante en amont des restricteurs 13 et 16 que l'on peut maîtriser le débit à travers ces derniers. On notera également que le régulateur de pression 5 a besoin d'un débit minimal de carburant pour fonctionner correctement, en particulier pour éviter l'usure du clapet sur son siège: l'expression "débit nécessaire au fonctionnement du moteur" doit donc s'entendre comme le débit nécessaire au bon fonctionnement du moteur et du régulateur de pression. La vanne 14 peut également être commandée par le calculateur 18. qui se trouve sur tous les moteurs à injection afin de piloter les injecteurs. Ce calculateur est relié aux injecteurs 2 par une liaison 19 et à la vanne 14 par une liaison 20. Il peut commander la vanne 14 en fonction de la vitesse de rotation du moteur et du temps d'ouverture des injecteurs ou en fonction de la position du débitmètre d'air 21 auquel il est relié par une liaison 22: en effet. le débit d'air arrivant dans la tubulure 6 est l'un des paramètre que le calculateur prend en compte pour piloter le temps d'ouverture des injecteurs. Le débitmètre 21 se compose essentiellement d'un volet 23 mobile autour d'un axe horizontal situé à sa partie supérieure: ce volet se soulève d'autant plus que le débit d'air est plus fort. I1 peut par exemple actionner un contact électrique ou le calculateur peut être programmé pour actionner la vanne 14 lorsque le volet 23 atteint une position prédéterminée. Enfin, la vanne 14 peut être une électrovanne commandée par un contact électrique en fonction de la position de la pédale d'accélérateur ou du papillon: ce dernier, qui n'a pas été représenté sur la figure pour plus de clarté, se trouve dans la tubulure d'admission 6 en aval du débitmètre 21. On a donc réalisé suivant l'invention un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur présentant des avantages particulièrement intéressants. Tout d'abord, l'échauffement du carburant au ralenti. et donc les émissions de vapeur, sont considérablement réduits grâce au limiteur de débit qui permet d'avoir un débit de retour très faible lorsque le moteur tourne au ralenti. De plus, ce dispositif est peu encombrant puisqu'il est monté en série sur la conduite d'alimentation. la vanne 14 et la conduite 15 pouvant se trouver très près de la conduite 3. Enfin. il est simple et facile à réaliser, donc peu coûteux, puisque les restricteurs sont constitués de simples diaphragmes percés d'un orifice et que la vanne 14 peut être d'un type facilement disponible dans le commerce. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits et représentés. mais qu'on peut imaginer de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. notamment en ce qui concerne la nature et les caractéristiques de la vanne et des restricteurs qui seront adaptés à chaque cas particulier. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation en carburant d'un moteur tel qu'un moteur à injection de véhicule automobile. comprenant: - un réservoir de carburant (1) relié à au moins un intiec- teur (2) par une conduite d'alimentation (3) sur laquelle est prévue une pompe (4): - une conduite de retour (8) de l'injecteur (2) au réservoir (1): et - un dispositif de régulation du débit de carburant arrivant à l'injecteur, caractérisé en ce que le dispositif de régulation est un limiteur de débit (12) fonctionnant en tout ou rien placé en série sur la conduite d'alimentation (3) entre la pompe (4) et l'injecteur (2). 2. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 1. caractérisé en ce que la pompe (4) est associée à un régulateur statique de pression (11). 3. Circuit d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le limiteur de débit (12) comprend d'une part un restricteur (13) et. d'autre part, une vanne (14) montée en parallèle avec celui-ci. cette vanne (14) s'ouvrant et se fermant en fonction de la charge du moteur. 4. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 3. caractérisé en ce que la vanne (14) est associée à un deuxième restricteur (16) ayant des caractéristiques différentes de celles du premier (13). 5. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 4. caractérisé en ce que le deuxième restricteur (16) est déterminé pour laisser passer un débit plus important que le premier (13). 6. Circuit d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le premier restricteur (13) est déterminé pour ne laisser passer que le débit minimal nécessaire au fonctionnement du moteur au ralenti. 7. Circuit d'alimentation en carburant selon les revendications 5 et 6. caractérisé en ce que le deuxième restricteur (16) est déterminé pour laisser passer, en association avec le premier (13). le débit maximal nécessaire au fonctionnement du moteur. 8. Circuit d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le (ou les) restricteur(s) se présente(nt) sous la forme d'un diaphragme percé d'un orifice. 9. Circuit d'alimentation en carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 8. caractérisé en ce que la vanne (14) est à commande pneumatique. 10. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 9, caractérisé en ce que la vanne est commandée par la dépression régnant dans la tubulure d'admission (6) et est réglée pour s'ouvrir lorsque la dépression dans cette dernière est inférieure à une valeur prédéterminée. 11. Circuit d'alimentation en carburant selon l'une quelcongue des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la vanne (14) est à commande électrique. 12. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vanne (14) est pilotée par un cal culateur (18) en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur. 13. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 12. caractérisé en ce sue le calculateur (18) pilote la vanne en prenant en compte la vitesse de rotation du moteur et le temps d'ouverture des injecteurs 2). 14. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 12. caractérisé en ce que le calculateur (18) pilote la vanne (14) en fonction de la position du débitmètre d'air (21). 15. Circuit d'alimentation en carburant selon la revendication 11. caractérisé en ce que la vanne (14) est une électrovanne sensible à la position de la pédale d'accélérateur ou du papillon.