Brevet FR2709516A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, notamment un moteur à injection de véhicule automobile. Elle vise également un dispositif formant régulateur de débit du carburant pouvant être utilisé dans un tel circuit d'alimentation. La figure 1 représente un circuit d'alimentation connu permettant d'alimenter en carburant un moteur à injection 3 et comprenant un réservoir de carburant 1, une pompe haute pression 2 d'alimentation en carburant du moteur 3, une conduite d'alimentation 4 reliant la pompe 2 à une rampe d'injection S conduisant le carburant à des injecteurs 6 commandés électriquement par un circuit approprié connu en soi (non représenté) et dans le cas présent au nombre de quatre pour un moteur à quatre cylindres. Le circuit d'alimentation comprend également un régulateur 7 de pression du carburant dans la rampe d'injection 5 et relié d'une part au réservoir 1 par une conduite 8 de retour de carburant au réservoir 1 et d'autre part à une tubulure d'admission 9 par une conduite d'air 10 en un point de raccordement à la tubulure 9 situé en aval du papillon d'admission 11 et en amont des soupapes d'admission (non représentées) du moteur 3. Pour la simplicité, les trois autres tubulures d'admission air-carturant associées respectivement aux trois autres injecteurs ne sont pas représentées et sont symbolisées chacune par un trait mixte. La pression dans la zone située au point de raccordement de la conduite 10 à la tubulure d'admission 9 est transmise par la conduite 10 au régulateur 7 pour moduler la pression du carburant dans la rampe d'injection 5 de façon que la quantité de carburant traversant les injecteurs 6 ne soit liée qu'à leur temps d'ouverture. La disposition du circuit d'alimention cidessus connu a pour inconvénient majeur d'acheminer vers et sur le moteur 3 tout le carburant issu de la pompe d'alimentation 2, avec pour conséquence un échauffement du carburant qui entraîne un dégagement de vapeur et une saturation de l'absorbeur (non représenté) destiné à recueillir les vapeurs émises par le réservoir 1, particulièrement dans les phases de fonctionnement au ralenti du moteur ou durant des embouteillages par temps chaud du véhicule dont le moteur s'échauffe considérablement. La présente invention a pour but d'éliminer l'inconvénient ci-dessus connu du circuit d'alimentation en proposant un circuit d'alimentation régulant efficacement l'alimentation en carburant d'un moteur thermique à injection pour réduire ainsi la production de vapeur du réservoir à carburant. A cet effet, le circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, tel qu'un moteur à injection de véhicule automobile, du type comprenant un réservoir de carburant relié par une conduite d'alimentation à une rampe d'injection conduisant le carburant à des injecteurs, une pompe d'alimentation prévue sur la conduite d'alimentation, une conduite de retour de carburant reliant la rampe d'injection au réservoir, et un moyen de régulation du débit de carburant arrivant à la rampe d'injection, est caractérisé en ce que le moyen de régulation est placé sur le conduit d'alimentation entre la pompe d'alimentation et la rampe d'injection et fonctionne en continu de façon à faire varier le débit de carburant vers la rampe d'injection en le réduisant à un minimum en phase de ralenti du moteur et en laissant passer un débit maximum de carburant issu de la pompe d'alimentation en phase de charge élevée du moteur. Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend également un régulateur statique de pression relié entre la conduite d'alimentation en aval de la pompe d'alimentation et la conduite de retour de carburant de façon à stabiliser et limiter la pression du carburant envoyé vers le moteur indépendamment du débit de carburant. De préférence, le moyen de régulation du débit de carburant est à commande pneumatique. Le moyen de régulation du débit de carburant est relié par une conduite d'air à une tubulure d'admission en un emplacement situé en aval du papillon d'admission de façon à être commandé par la dépression régnant dans la tubulure d'admission. Selon une variante de réalisation, le circuit d'alimentation comprend un absorbeur relié d'une part au réservoir et d'autre part à une tubulure d'admission et le moyen de régulation est relié à la conduite reliant l'absorbeur à la tubulure d'admission de façon à être commandé par la dépression régnant dans cette conduite de liaison. De préférence, le moyen de régulation du débit de carburant comprend une membrane de régulation sensible à la dépression régnant dans la tubulure d'admission ou dans la conduite de liaison précitée et une aiguille à renflement pouvant se déplacer en translation dans le corps du moyen de régulation sous la commande de la membrane de régulation de façon que le renflement de l'aiguille coopère avec un siège fixe du corps de forme sensiblement conjuguée au renflement pour diminuer ou augmenter la section de passage de carburant de la pompe d'alimentation à la rampe d'injection en fonction de la dépression régnant dans la tubulure d'admission ou dans la conduite de liaison. Le moyen de régulation comprend également un ressort poussant une extrémité de l'aiguille contre la membrane de régulation maintenue en équilibre par un ressort d'équilibrage logé dans la chambre délimitée dans le corps du moyen de régulation par la membrane de régulation et communiquant avec la conduite d'air précitée de sorte qu'une dépression élevée dans la tubulure d'admission ou dans la conduite de liaison déplace la membrane de régulation et l'aiguille en comprimant le ressort d'équilibrage de façon à rapprocher le renflement de l'aiguille de son siège pour réduire la section de passage de carburant et laisser ainsi passer un faible débit de carburant et qu'une dépression faible dans ladite tubulure ou ladite conduite de liaison amène la membrane de régulation, sous l'action du ressort d'équilibrage, à repousser l'aiguille contre la force de rappel du ressort de poussée de façon à éloigner le renflement de l'aiguille de son siège pour augmenter la section de passage de carburant et ainsi laisser passer un débit important de carburant. L'aiguille est guidée dans son déplacement en translation dans le corps du moyen de régulation par des ailettes de guidage fixées respectivement au voisinage des deux extrémités de l'aiguille et le ressort de poussée de l'aiguille contre la membrane de régulation est monté coaxialement à l'aiguille entre un épaulement du corps du moyen de régulation et les ailettes de guidage opposées à celles adjacentes à la membrane de régulation. L'invention concerne également un dispositif formant régulateur de débit d'un fluide, tel que du carburant arrivant dans une rampe d'injection conduisant le carburant à des injecteurs d'un moteur à injection de véhicule automobile et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un corps comprenant une membrane de régulation sensible à la pression d'un fluide de commande, tel que de l'air, arrivant dans la chambre délimitée entre la membrane de régulation et ledit corps, et une aiguille à renflement liée cinématiquement à la membrane de régulation pour être déplacée en translation dans le corps par la membrane de façon que le renflement de l'aiguille coopère avec un siège fixe du corps de forme sensiblement conjuguée au renflement pour diminuer ou augmenter la section de passage de carburant définie entre le siège et le renflement et donc le débit du carburant circulant à travers le régulateur. Le dispositif formant régulateur comprend également un ressort monté dans le corps précité coaxialement à l'aiguille pour pousser constamment une extrémité de cette dernière contre la membrane de régulation qui est maintenue à une position d'équilibre par un ressort d'équilibrage monté dans la chambre précitée entre la membrane de régulation et le corps du régulateur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente un circuit connu d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne du type à injection de véhicule automobile; - la figure 2 représente un mode de réalisation du circuit d'alimentation conforme à l'invention; - la figure 3 représente en coupe le moyen de régulation du débit de carburant utilisé dans le circuit d'alimentation de la figure 2 ; et - la figure 4 représente un autre mode de réalisation du circuit d'alimentation de l'invention. Le circuit d'alimentation conforme à l'invention qui va être décrit en référence aux figures 2 à 4 comporte des composants de structure et de fonctionnement identiques à ceux des composants du circuit d'alimentation de la figure 1 et portent ainsi les mêmes références. Le circuit d'alimentation tel que décrit en figure 2 comprend un réservoir de carburant 1, une pompe haute pression 2 permettant d'alimenter en carburant le moteur à injection 3 de véhicule automobile par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 4, une rampe d'injection 5 conduisant le carburant provenant de la pompe d'alimentation 2 à des injecteurs de carburant 6 commandés électriquement, au nombre de quatre et dont un seul est représenté pour la simplicité, un régulateur 7 de pression du carburant dans la rampe d'injection 5 relié d'une part au réservoir 1 par une conduite 8 de retour de carburant au réservoir 1 et d'autre part à une tubulure d'admission air-carburant 9 par une conduite d'air 10 débouchant dans la tubulure 9 en un point situé en aval du papillon d'admission 11 et en amont des soupapes d'admission (non représentées) du moteur 3. Comme déjà expliqué en référence au circuit d'alimentation de la figure 1, la pression dans la portion de la tubulure d'admission 9 située en aval du papillon et en amont des soupapes d'admission est transmise par le conduit 10 au régulateur 7 pour moduler la pression du carburant dans la rampe d'injection 5 de façon que la quantité de carburant traversant les injecteurs 6 ne soit liée qu'à leur temps d'ouverture. Le circuit d'alimentation conforme à l'invention comprend de plus un moyen 12 de régulation du débit de carburant arrivant à la rampe d'injection 5 placé sur la conduite d'alimentation 4 en amont de la rampe 5 et relié à la conduite d'air 10 et donc à la tubulure d'admission 9 par l'intermédiaire d'une conduite de liaison 13. Le circuit d'alimentation comprend de plus un régulateur statique de pression 14, connu en soi, destiné à stabiliser et limiter la pression du carburant envoyé vers le moteur par la pompe 2, quel que soit le débit de carburant. Le régulateur statique 14 est relié par deux conduites de liaison 15 et 16 respectivement à la conduite d'alimentation 4 entre la sortie de la pompe 2 et l'entrée du carburant dans le moyen de régulation 12 et à la conduite de retour 8. Le moyen de régulation 12 a pour but de faire varier le débit de carburant vers la rampe d'injection 5 en liant ce débit à la dépression régnant dans la tubulure d'admission 9. Ainsi, quand la dépression dans la tubulure 9 est importante, comme cela est le cas en phase de ralenti du moteur 3, le moyen de régulation 12 réduit le débit de carburant le traversant au minimum nécessaire au fonctionnement correct du régulateur de pression 7 pour assurer la pression dite "basse" dans la rampe d'injection 5. Compte tenu des caractéristiques de la pompe d'alimentation 2, ce faible débit entraînerait une pression très élevée de carburant faisant travailler son clapet de sécurité qui n'est pas conçu pour fonctionner en permanence dans ces conditions. Le régulateur statique 14 est taré à une pression déterminée, par exemple d'environ 4 bars, pour permettre de rejeter au réservoir 1 I'excédent de carburant sans le véhiculer vers la zone chaude du moteur 3. Seul le très faible débit de carburant traversant la rampe d'injection 5 est réchauffé et contribue à la formation de vapeur au ralenti. Quand la dépression dans la tubulure d'admission 9 est faible, comme cela est le cas en phase de charge importante du moteur 3, le moyen de régulation 12 laisse passer tout le débit de carburant issu de la pompe 2, débit qui n'est limité que par la caractéristique de la pompe 2 et la contre-pression dite "haute" dans la rampe d'injection 5 par le régulateur de pression 7. La puissance thermique du moteur échauffant le carburant du réservoir est importante, mais la vitesse de déplacement du véhicule refroidit facilement ce dernier et les capacités du moteur à absorber les vapeurs produites en les brûlant est maximum. La figure 3 représente en détail le moyen de régulation 12 permettant de moduler le débit de carburant par la dépression régnant dans la tubulure d'admission 9. Le moyen de régulation 12 comprend un corps 15 comportant un embout 16 auquel est raccordée la conduite de liaison 13, un embout 17 auquel est raccordée la conduite d'alimentation 4 et un embout 18 auquel est raccordée la rampe d'injection 5. Le moyen de régulation 12 comprend également une membrane de régulation 19 délimitant dans le corps 15 une première chambre 20 dans laquelle débouche l'embout de raccordement 16 et une seconde chambre 21 et une aiguille 22 à renflement 23 pouvant se déplacer en translation rectiligne dans le corps 15 sous la commande de la membrane de régulation 19. A cet effet, L'aiguille 22 comporte au voisinage de ses deux extrémités respectivement des ailettes de guidage 24 et 25 guidant l'aiguille 22 dans le corps 15 tout en permetant le passage du carburant entre l'aiguille et le corps 15 et un ressort 26 monté entre un épaulement 27 du corps 15 et les ailettes de guidage 25 à l'opposé de l'extrémité de l'aiguille 22 maintenue en appui permanent sur la portion centrale renforcée de la membrane de régulation 9 par l'action de poussée exercée vers la gauche par rapport à la figure 3 par le ressort 26. Le renflement 23 de l'aiguille 22 coopère avec un siège de forme conjuguée 28 réalisé dans le corps 15 du moyen de régulation 12 de façon à réduire ou augmenter la section de passage de carburant définie entre le renflement 23 et le siège 28 en fonction de la valeur de la dépression dans la tubulure d'admission 9 et donc dans la chambre 20 qui comporte un ressort 29 d'équilibrage de la membrane de régulation 19 monté coaxialement à l'aiguille 22 entre la partie centrale renforcée de la membrane 19 et la paroi d'extrémité du corps 15 fermant la chambre 20. La combinaison du renflement 23 et du siège 28 permet ainsi de moduler le débit de carburant en fonction de la position de l'aiguille 22, donc de la dépression dans la tubulure d'admission 9, tandis que le régulateur de pression 7 situé en aval de la rampe d'injection 5 régule la pression dans la rampe 5 par la dépression dans la tubulure 9 en réalisant une perte de charge variable avec un débit constant. Lorsque le moteur 3 tourne à faible charge, la dépression importante dans la tubulure d'admission 9 transmise par la conduite 13 dans la chambre 20 déplace la membrane 19 et l'aiguille 22 dans le sens rapprochant le renflement 23 du siège 28 pour ne laisser qu'une section réduite de passage de carburant de la conduite 4 à la conduite 5 au travers du corps 15 du moyen de régulation 12 et qui, sous la différence de pression régnant entre les conduites 4 et 5, laisse passer un faible débit de carburant, de l'ordre de 10 à 15 litres par heure. Lorsque la charge du moteur augmente, la dépression dans la tubulure d'admission 9 diminue et la membrane 19 sous l'action du ressort 29 repousse l'aiguille 22 vers la droite par rapport à la figure 3 et donc éloigne le renflement 23 du siège 28 pour donner une section plus grande de passage de carburant, augmentant le débit du carburant vers la rampe d'injection 5. A pleine charge du moteur, le moyen de régulation 12 se comporte comme un tube de très faible perte de charge et laisse passer tout le carburant nécessaire au moteur, correspondant à un débit par exemple de l'ordre de 120 litres par heure. On comprend ainsi que la forme du renflement 23 de l'aiguille 22 se conjugue avec celle du siège 28 pour créer une section variable avec le déplacement de la membrane 19 et cette section conduit à mettre progressivement en vitesse les filets de carburant le long de l'aiguille 22 de façon à atteindre, quelle que soit la section de passage, une vitesse sensiblement constante ne dépendant que de la différence de pression existant entre les conduites 4 et 5. Pour des moteurs à injection absorbant de forts débits de carburant à haut régime et faible charge, il peut être intéressant d'introduire pour la commande du moyen de régulation 12 le paramètre relatif à la vitesse de rotation du moteur en réalisant le mode de réalisation du circuit d'alimentation représenté en figure 4 comprenant un absorbeur 30 destiné à recueillir des vapeurs émises par le réservoir de carburant 1 en étant relié à celui-ci par une conduite 31 et une vanne 32 de purge de l'absorbeur 30 reliée à celui-ci par une conduite 33 et reliée également à une tubulure d'admission 9 par une conduite de liaison 34 définissant le circuit de régénération de l'absorbeur 30. Le moyen de régulation 12, identique à celui des figures 2 et 3, est raccordé par une conduite 35 à la conduite de liaison 34. Le moyen régulateur 12 est ainsi commandé par la dépression régnant dans la conduite de liaison 34 au niveau de la vanne de purge 32 de l'absorbeur 30. Un calculateur (non représenté) pilotant la vanne 32 donne un ordre d'ouverture de celle-ci dès que le régime moteur dépasse une certaine valeur, largement supérieure à la vitesse de ralenti du moteur. Ainsi, la dépression entre la vanne de purge 32 et la tubulure 9 dépend à la fois de la charge du moteur et de sa vitesse de rotation. Un ajustement des longeurs et des sections relatives des conduites 33 et 34 doit être effectué pour respecter à la fois la loi de purge de l'absorbeur 30 et la commande du moyen de régulation du débit de carburant 12. Le circuit d'alimentation de l'invention permet donc de moduler le débit de carburant circulant vers le moteur à injection grâce au pilotage du moyen de régulation du débit de carburant par la dépression régnant dans la tubulure d'admission ou dans la conduite de liaison de l'absorbeur à la tubulure d'admission et l'adjonction d'un régulateur statique de pression au niveau de la pompe d'alimentation. Le moyen de régulation à aiguille spécialement profilée pilote à lui seul le débit de carburant vers le moteur à injection, depuis une valeur minimum indispensable au bon fonctionnement et à la longévité du régulateur de pression jusqu'au maximum absorbé par le moteur. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne (3), tel q'un moteur à injection de véhicule automobile, comprenant un réservoir de carburant (1) relié par une conduite d'alimentation (4) à une rampe d'injection (5) conduisant le carburant à des injecteurs (6), une pompe d'alimentation (2) prévue sur la conduite d'alimentation (4), une conduite (8) de retour de carburant reliant la rampe d'injection (5) au réservoir (1) et un moyen (12) de régulation du débit de carburant arrivant à la rampe d'injection (5), caractérisé en ce que le moyen de régulation (12) est placé sur la conduite d'alimentation (4) entre la pompe d'alimentation (2) et la rampe d'injection (5) et fonctionne en continu de façon à faire varier le débit de carburant vers la rampe d'injection (5) en le réduisant à un minimum en phase de ralenti du moteur et en laissant passer un débit maximum de carburant issu de la pompe d'alimentation (2) en phase de charge élevée du moteur. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un régulateur statique de pression (14) relié entre la conduite d'alimentation (4) en aval de la pompe d'alimentation (2) et la conduite de retour de carburant (8) de façon à stabiliser et limiter la pression du carburant à envoyer vers le moteur (3) indépendamment du débit de carburant. 3. Circuit selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le moyen de régulation du débit de carburant (12) est à commande pneumatique. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de régulation du débit de carburant (12) est relié par une conduite (13) à une tubulure d'admission (9) en un emplacement situé en aval du papillon d'admission (11) de façon à être commandé par la dépression régnant dans la tubulure d'admission (9). 5. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un absorbeur (30) relié d'une part au réservoir (1) et d'autre part à une tubulure d'admission (9) et en ce que le moyen de régulation (12) est relié à la conduite (34) reliant l'absorbeur (30) à la tubulure d'admission (9) de façon à être commandée par la dépression régnant dans cette conduite de liaison (34). 6. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de régulation du débit de carburant (12) comprend une membrane de régulation (19) sensible à la dépression régnant dans la tubulure d'admission (9) ou dans la conduite de liaison (34) précitée et une aiguille (22) à renflement (23) pouvant se déplacer en translation dans le corps (15) du moyen de régulation (12) sous la commande de la membrane de régulation (19) de façon que le renflement (23) de l'aiguille (22) coopère avec un siège fixe (28) de forme sensiblement conjuguée au renflement (23) pour diminuer ou augmenter la section de passage de carburant de la pompe d'alimentation (2) à la rampe d'injection (5) en fonction de la dépression régnant dans la tubulure d'admission (9) ou dans la conduite de liaison (34). 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de régulation (12) comprend un ressort (26) poussant une extrémité de l'aiguille (22) contre la membrane de régulation (19) maintenue en équilibre par un ressort d'équilibrage (29) logé dans une chambre (20) délimitée dans le corps (15) du moyen de régulation (12) par la membrane de régulation (19) et communiquant avec la conduite d'air (10, 13) précitée de sorte qu'une dépression élevée dans la tubulure d'admission (9) ou dans la conduite de liaison (34) déplace la membrane de régulation (19) et l'aiguille (22) en comprimant le ressort d'équilibrage (29) de façon à rapprocher le renflement (23) de l'aiguille (22) de son siège (28) pour réduire la section de passage de carburant et ainsi laisser passer un faible débit de carburant et qu'une dépression faible dans ladite tubulure (9) ou ladite conduite de liaison (34) amène la membrane de régulation (19), sous l'action du ressort d'équilibrage (29), à repousser l'aiguille (22), contre la force de rappel du ressort de poussée (26), de façon à éloigner le renflement (23) de l'aiguille (22) de son siège (28) pour augmenter la section de passage de carburant et ainsi laisser passer un débit important de carburant. 8. Circuit selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'aiguille (22) est guidée dans son déplacement en translation dans le corps (15) du moyen de régulation (12) par des ailettes de guidage (24, 25) fixées respectivement au voisinage des deux extrémités de l'aiguille (22) et en ce que le ressort de poussée (26) de l'aiguille (22) contre la membrane de régulation (19) est monté coaxialement à l'aiguille (22) entre un épaulement (27) du corps (15) du moyen de régulation (12) et les ailettes de guidage (25) opposées à celles (24) adjacentes à la membrane de régulation (19). 9. Dispositif formant régulateur de débit d'un fluide, tel que du carburant arrivant dans une rampe d'injection (5) conduisant le carburant à des injecteurs (6) d'un moteur à injection de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (15) comprenant une membrane de régulation (19) sensible à la pression d'un fluide de commande, tel que de l'air, arrivant dans la chambre (20) délimitée entre la membrane de régulation (19) et le corps (in), et une aiguille (22) à renflement (23) liée cinématiquement à la membrane de régulation (19) pour être déplacée en translation dans le corps (15) par la membrane (19) de façon que le renflement (23) de l'aiguille (22) coopère avec un siège fixe (28) du corps (15) de forme sensiblement conjuguée au renflement (23) pour diminuer ou augmenter la section de passage de carburant définie entre le siège (28) et le renflement (23) et ainsi diminuer ou augmenter le débit du carburant circulant à travers le régulateur. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (26) monté dans le corps (15) précité coaxialement à l'aiguille (22) pour pousser constamment une extrémité de cette dernière contre la membrane de régulation (19) qui est maintenue à une position d'équilibre par un ressort d'équilibrage (29) monté dans la chambre (20) précitée entre la membrane de régulation (19) et le corps (15) du régulateur.