Brevet FR2698664A1 — publié le 19940603

La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant destinés aux moteurs d'automo- biles et aux applications analogues, et elle concerne plus précisément un module à pompe de carburant qui comporte une pompe de carburant à moteur électrique montée dans une cartouche placée dans un réservoir. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 878 518 décrit un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne qui comporte une cartouche destinée à être positionnée à l'intérieur d'un réservoir de carburant. La cartouche a une extrémité inférieure ayant une ouverture de carburant et une paroi interne placée à distance de cette extrémité inférieure et divisant la cartouche en chambres supérieure et inférieure de carburant Une pompe de carburant à moteur électrique est placée à l'intérieur de la chambre supérieure et possède une entrée de carbu- rant, une sortie principale de carburant destinée à trans- mettre du carburant sous pression avec un volume élevé à un moteur, et une sortie secondaire de carburant destinée à transmettre du carburant sous pression en plus petit volume que par la sortie principale Un conduit de fluide traverse la paroi interne de la cartouche et a une extrémité d'en- trée placée dans la chambre inférieure et une extrémité de sortie placée dans la chambre supérieure Une buse assure la liaison entre la sortie secondaire de la pompe et le conduit afin que le carburant soit aspiré par le conduit de la chambre inférieure vers la chambre supérieure Ainsi, les vapeurs collectées dans la chambre inférieure sont entraînées par le carburant aspiré et transmises à la chambre supérieure et peuvent être évacuées vers le réser- voir de carburant par l'extrémité supérieure ouverte de la cartouche. Bien que les circuits de distribution de carburant du type décrit dans le brevet précité aient été très bien acceptés et aient rencontré un certain succès, des perfec- tionnements supplémentaires sont souhaitables Par exemple, un test d'acceptation qui est particulièrement difficile dans le cas des circuits classiques de distribution de carburant est le test de condition dite "d'amorçage" dans lequel la cartouche de carburant et le réservoir sont utilisés jusqu'à la panne sèche, et le réservoir est alors rempli d'une petite quantité de carburant, par exemple 3,785 1 Lorsqu'on essaie alors de lancer le moteur du véhicule, la pompe doit purger l'air et les vapeurs de carburant de l'intérieur de la pompe, aspirer le carburant de niveau relativement réduit dans le réservoir placé autour, et s'amorcer pour transmettre le carburant sous pression et permettre le démarrage du moteur à combustion interne La présente invention a pour objet de façon générale la réalisation d'un circuit de distribution de carburant et notamment d'un module de carburant placé dans un réservoir du type décrit dans le brevet précité mais qui a de meilleures propriétés de purge d'air et de vapeur et qui s'amorce automatiquement lorsque le carburant du réservoir placé autour du module a un faible niveau. Un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne selon la présente invention comporte un module de pompe de carburant destiné à être placé dans un réservoir de carburant, l'entrée de la pompe étant dans une partie inférieure du réservoir et étant destinée à aspirer du carburant, une sortie de la pompe étant destinée à transmettre le carburant sous pression au moteur Une soupape de purge air-vapeur est couplée à la sortie de la pompe Cette soupape de purge est réalisée afin qu'elle s'ouvre lorsque l'air et/ou la vapeur sont pompés par la pompe de carburant afin que l'air et/ou la vapeur soient purgés vers le réservoir placé autour de la pompe, et soient sensibles à la présence du carburant liquide sous pression à la sortie de la pompe de manière que la soupape de purge se ferme et empêche le passage du carburant liquide vers le réservoir placé autour de la pompe. Dans les modes de réalisation préférés de l'inven- tion, le module à pompe de carburant comporte une cartouche fermée et une pompe de carburant à moteur électrique placée dans la cartouche La soupape de purge air-vapeur s'ouvre à l'extérieur de la cartouche vers le réservoir qui l'entoure de manière que l'air et les vapeurs de carburant soient évacués vers le réservoir au lieu d'être évacués dans la cartouche, pendant l'opération d'amorçage et de purge de la pompe Dans des modes de réalisation différents de l'inven- tion, la soupape de purge est placée à l'extérieur de la cartouche mais à l'intérieur du réservoir, ou sur la pompe de carburant elle-même et à travers la paroi de la car- touche afin qu'elle débouche dans le réservoir La soupape de purge ellemême comporte un élément obturateur repoussé par un ressort vers la sortie de la pompe Il existe un espace suffisant entre l'élément obturateur et le passage qui l'entoure pour la formation d'un trajet de fuite permettant le passage de l'air et des vapeurs de carburant, mais insuffisant pour permettre le passage de carburant liquide sous pression contre 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 circuit de distribution de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une coupe en élévation latérale de la soupape de purge représentée sur la figure 1; les figures 3 et 4 sont des coupes partielles en élévation latérale d'autres modes de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un circuit 10 de distribution de carburant dans un mode de réalisation préféré de l'in- vention, comprenant un module 12 de pompe de carburant placé dans un réservoir 14 et destiné à transmettre un carburant sous pression du réservoir à un moteur à combus- tion interne 16 Le module 12 de pompe de carburant com- prend une cartouche cylindrique 18 qui est fermée de façon générale et qui possède une paroi supérieure 20 et une paroi inférieure 22, adjacente au fond du réservoir 14 de carburant Une pompe 14 de carburant à moteur électrique comporte une armature 26 et un stator 28 qui l'entoure et qui est placé à l'intérieur d'un carter ou boîtier 30 de forme générale cylindrique Un module 32 d'entrée dépasse à travers la paroi 22 de la cartouche depuis le capuchon d'extrémité inférieure 34 de la pompe 24 afin qu'il reçoive le carburant du réservoir qui l'entoure par l'intermédiaire d'un filtre à sac 36 Le module d'entrée 32 a un passage ou conduit 38 d'entrée de carburant couplé au filtre 36 à travers la paroi inférieure 22, et un passage latéral à venturi 40 qui débouche à l'intérieur de la cartouche 18. L'armature 26 est couplée à un mécanisme 42 de pompe à engrenage destiné à aspirer le carburant dans le passage d'entrée 44 depuis l'intérieur de la cartouche 18, et à transmettre le carburant sous pression par l'intérieur du boîtier 30 à un passage 46 de sortie formé dans le capuchon 48 de l'extrémité supérieure de la pompe Une sortie secondaire 50 de pompe transmet une plus petite quantité de carburant sous pression à une buse 52 qui est alignée sur le passage 40 à venturi transversalement au passage 38 afin que le carburant soit aspiré par l'intermédiaire du filtre 36 et du passage 38 vers l'intérieur de la cartouche 18. Le passage 48 de sortie est connecté par un conduit 54 de sortie à un clapet de retenue 56 et par des canalisa- tions convenables de carburant au moteur 16 Le clapet de retenue 56 empêche la circulation en sens inverse du carburant provenant du moteur 16 et transmis au module 12 lorsque la pompe 24 est désexcitée Une soupape 58 de décharge sous pression est supportée par le capuchon 48 d'extrémité de sortie pour l'évacuation de l'excès de carburant dans la cartouche 18 disposée autour de la pompe en cas de surpression de carburant dans la pompe 24. Jusqu'à présent, le circuit 10 de distribution de carburant et le module 12 sont pratiquement analogues à ceux qui sont décrits dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n' 4 878 518 La pompe 24 de carburant elle-même est analogue à celle qui est décrite dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N O 4 596 519 Il faut noter, au cours de la description qui suit cependant, que l'invention n'est nullement limitée à ces types particuliers de modules et de pompes de carburant. Dans un premier aspect de l'invention, une soupape de purge d'air et de vapeur est couplée à la sortie de la pompe 24 par communication avec le conduit 54 de sortie entre la paroi supérieure 20 de la cartouche et la paroi supérieure du réservoir 14 de carburant La soupape 60 (figures 1 et 2) comporte un élément obturateur 62 et un ressort hélicoïdal 64 maintenu par un organe 66 de retenue à l'intérieur d'un embout en forme de manchon 68 Un ressort hélicoïdal 64 est retenu sous forme comprimée afin qu'il repousse l'élément obturateur 62 vers le conduit de sortie 54 contre l'organe 66 de retenue L'organe 66 de retenue, qui peut être une bague élastique ou un autre dispositif convenable, permet le passage du liquide et de la vapeur L'extrémité opposée de l'embout 68 du manchon débouche en 70 dans le réservoir 14 de carburant à l'exté- rieur de la cartouche 12. Il existe un petit trajet ou espace de fuite 72 entre la périphérie radiale de l'élément obturateur 62 et de la partie du passage 74 formée dans le manchon 68. L'espace 72 a une dimension suffisante pour permettre un passage libre de l'air et/ou de la vapeur de carburant le long de l'élément obturateur 68 Cependant, lorsque la pompe 24 pompe le carburant liquide vers le conduit 54 de sortie et la soupape 60, la dimension de l'espace 72 ne permet pas l'écoulement de quantités notables de carburant si bien que le carburant sous pression repousse l'extrémité opposée de l'élément 62 contre le ressort 64 au contact de l'ouverture 70 et empêche l'écoulement du carburant liquide par la soupape 60 Un clapet 76 ou autre organe convenable à volet est supporté par la paroi supérieure 20 de la cartouche Le clapet 76 est fermé sous l'action de la force de pesanteur afin qu'il empêche l'entrée de carburant, de vapeur ou d'air du réservoir mais est ouvert à une pression relativement faible de l'ordre de 0,35 bar ou moins afin qu'il permette l'évacuation d'air et/ou de vapeur de l'intérieur de la cartouche 12 vers le réservoir 14. Ainsi, lors du fonctionnement, lorsque la pompe 24 est initialement alimentée, l'air ou les vapeurs de carbu- rant éventuellement présents dans le boîtier 30 de la pompe sont chassés par le mécanisme 42 par la soupape 60 et dans le réservoir de carburant La pompe 24 aspire aussi l'air ou les vapeurs de carburant de l'intérieur de la cartouche 18 et crée une dépression ou aspiration par rapport au réservoir si bien que du carburant est aspiré du réservoir dans la cartouche Lorsque le carburant liquide a atteint l'entrée 44 de la pompe, le carburant est pompé par la pompe 24 et ferme la soupape 60 et coopère aussi avec la buse 52 et le passage 40 à venturi pour l'aspiration d'une quantité supplémentaire de carburant dans la cartouche. Ainsi, l'air et/ou les vapeurs de carburant sont purgés en dehors de la pompe 24, et celle-ci s'amorce automa- tiquement. Les figures 3 et 4 représentent des variantes de l'invention dans lesquelles les références identiques à celles des figures 1 et 2 désignent des éléments analogues. Dans le module 80 de carburant de la figure 3, la soupape 82 de purge d'air et de vapeur est supportée par le capu- chon 48 de l'extrémité de sortie de la pompe à la place de la soupape 58 (figure 1) et est couplée à la sortie 46 de la pompe par l'intérieur du boîtier 30 qui contient du carburant et/ou des vapeurs à la pression de sortie. L'embout 68 a en forme de manchon de la soupape 82 passe à travers la paroi supérieure 20 de la cartouche si bien que l'air et/ou la vapeur sont évacués vers le réservoir 14 à l'extérieur de la cartouche 18 Par ailleurs, la soupape 82 est analogue à la soupape 60 décrite précédemment et elle fonctionne de manière analogue. La figure 4 représente un circuit de distribution de carburant dans lequel une soupape 82 de purge rappelée par un ressort de la figure 3 est remplacée par une soupape 84 à bille agissant sous l'action de la pesanteur Une bille 86 est maintenue par action de la pesanteur contre un organe 88 de retenue à l'intérieur du capuchon 48 d'extré- mité de sortie Un tube ou embout 90 dépasse du capuchon 48 d'extrémité à travers la paroi supérieure 20 de la car- touche Il existe un espace suffisant autour de la bille 86 pour permettre un passage libre de l'air et des vapeurs de carburant Cependant, le carburant liquide sous pression suffit pour dépasser la force de la pesanteur agissant sur la bille 86 si bien que celle-ci est repoussée contre l'extrémité inférieure de l'embout 90 et bloque la circula- tion du liquide La soupape 76 (figures 1 à 3) est rem- placée par un autre régulateur de pression de type clas- sique 92 dans le mode de réalisation de la figure 4. L'utilisation d'un régulateur 92 (ayant un ressort interne de rappel ou analogue) à la place de la soupape 76 présente l'avantage important de permettre la mise sous pression réglée de l'ensemble de la cartouche 12 Par exemple, si le régulateur 92 est réglé afin qu'il s'ouvre à une pression manométrique de 0,035 bar, la cartouche 12 a une pression interne qui est normalement d'environ 0,035 bar Ceci facilite la circulation du carburant vers le second étage de la pompe et la réduction de la vaporisation du carburant à température élevée, et améliore les propriétés de dépla- cement du carburant chaud par le second étage de la pompe. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif ( 24) à pompe de carburant comprenant une cartouche fermée et une pompe ( 26) de carburant placée dans la cartouche et destinée à être disposée dans un réservoir ( 14), avec une entrée de pompe placée à la partie inférieure du réservoir pour l'aspiration du carburant du réservoir et un dispositif de sortie de pompe destiné à transmettre du carburant sous pression au moteur à combus- tion interne, et un dispositif d'amorçage du dispositif à pompe de carburant en cas de faible niveau de carburant dans le réservoir ( 14), comprenant une soupape ( 60) de purge d'air et de vapeur débouchant à l'extérieur de la cartouche dans le réservoir ( 14) et couplée au dispositif de sortie de la pompe, la soupape de purge ( 60) étant ouverte lorsque de l'air ou de la vapeur est pompé par le dispositif à pompe de carburant de manière que l'air ou la vapeur soit évacué vers le réservoir, et étant sensible à la présence de carburant liquide sous pression au niveau du dispositif de sortie de manière qu'elle se ferme et empêche la circula- tion du carburant liquide vers le réservoir ( 14). 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à pompe de carburant comprend un module qui comporte une cartouche fermée et une pompe de carburant ( 26) placée dans la cartouche, la soupape ( 60) de purge d'air et de vapeur débouchant à l'extérieur de la cartouche mais à l'intérieur du réservoir ( 14). 3 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de purge ( 60) est couplée au dispositif de sortie ( 70) à l'extérieur de la cartouche mais à l'inté- rieur du réservoir ( 14). 4 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe comporte un boîtier ( 48), la soupape de purge ( 82) étant montée sur le boîtier à l'intérieur de la cartouche et traversant la cartouche pour déboucher dans le réservoir ( 14). 5 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de purge ( 60) comporte un élément obtu- rateur ( 62) et un ressort ( 66) repoussant l'élément obtura- teur vers le dispositif de sortie de la pompe, un trajet de fuite ( 66) formé autour de l'élément obturateur étant suffisant pour qu'il permette le passage d'air et de vapeur de carburant mais insuffisant pour permettre le passage de10 carburant liquide sous pression malgré la force du ressort. 6 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un clapet de retenue ( 76) monté sur la cartouche et destiné à évacuer l'air et la vapeur de la cartouche vers le réservoir ( 14). 7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet est un régulateur de pression ( 92) destiné à la mise de la cartouche sous pression avant évacuation d'air et de vapeur vers le réservoir ( 14). 8 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de sortie comporte un clapet de retenue ( 56) destiné à empêcher la circulation en sens inverse du carburant du moteur vers le dispositif à pompe ( 24), la soupape de purge ( 60) étant couplée au dispositif de sortie ( 70) entre le dispositif à pompe et le clapet de retenue.