Brevet FR2712634A1 — publié le 19950524

La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant des moteurs à combustion interne, et, plus précisément, elle concerne un ensemble et un procédé destinés à améliorer les performances du moteur aux5 températures élevées du moteur et du carburant. On a déjà proposé la transmission du carburant à un moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une pompe de carburant à moteur électrique commandée en fonction de la pression et d'une canalisation unidirectionnelle ou sans10 retour de carburant qui transmet le carburant à des injec- teurs de carburant placés dans le moteur. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 951 636 décrit un circuit de distribution de carburant pour moteur à combus- tion interne dans lequel une pompe de carburant à moteur électrique transmet du carburant sous pression à un ou plusieurs injecteurs de carburant portés par le moteur. Un collecteur d'admission d'air du moteur est porté par ce dernier et reçoit de l'air de combustion. Un capteur de pression est sensible à la différence de pression entre l'injecteur de carburant et le collecteur d'admission afin qu'il règle un signal de pilotage modulé par impulsions de largeur variable, appliqué à la pompe de carburant afin qu'une différence de pression pratiquement constante soit maintenue entre le carburant et l'air de combustion de part et d'autre de l'injecteur. Les brevets des Etats- Unis d'Amérique n 5 001 934, 5 044 344 et 5 148 792 décrivent d'autres circuits de distribution de carburant pour moteurs à combustion interne dans lesquels la distribution du carburant dépend de la pression du carburant. Parmi les nombreux critères de réalisation des circuits de distribution de carburant des moteurs à combus- tion interne, il existe l'aptitude à la transmission d'une quantité suffisante de carburant dans les conditions de mise en fonctionnement et de poursuite du fonctionnement du moteur à des températures élevées du moteur et du carbu- rant. Un exemple d'essai de "maintien à chaud" des circuits de distribution de carburant comprend le fonctionnement d'une automobile à une température ambiante élevée jusqu'à ce que le moteur soit chaud, puis l'interruption du fonc- tionnement du moteur et en conséquence du circuit de refroidissement du moteur avec maintien d'une température5 ambiante élevée de manière que la température du moteur et la température sous le capot de l'automobile augmentent notablement. Dans ces conditions, le carburant à l'inté- rieur de la canalisation de distribution de carburant peut se vaporiser. Lorsqu'on essaie de mettre en fonctionnement l'automobile, le moteur ne démarre pas ou, s'il démarre, il peut ne pas fonctionner au ralenti ou ne pas fonctionner régulièrement. La présente invention a de façon générale pour objet la réalisation d'un circuit de distribution de carburant et la mise à disposition d'un procédé qui, dans le cas des moteurs à combustion interne, donne des perfor- mances satisfaisantes dans les conditions normales de fonctionnement et donne de meilleures performances dans les conditions de température élevée du moteur et du carburant par rapport à la technique antérieure, dont la fabrication et la mise en oeuvre dans les conditions de production en grande série sont rentables. L'invention a donc aussi pour objet la réalisation d'un circuit et d'un procédé de distribution de carburant du type décrit qui améliorent les performances de remise en fonctionnement, de fonctionnement au ralenti et de conduite à chaud. La pression du carburant est réglée dans un moteur à combustion interne dans un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, par détection de la température du carburant à la fois au-dessus et audessous d'un seuil prédéterminé de température. Au-dessous du seuil de tempé- rature, une caractéristique prédéterminée pratiquement constante de pression de carburant est maintenue au niveau du moteur, afin qu'une différence de pression pratiquement constante soit obtenue à l'injecteur ou aux injecteurs de carburant comme indiqué dans le brevet précité. Audessus du seuil de température, la pression du carburant au niveau du moteur est automatiquement augmentée au-delà de la caractéristique prédéterminée de température. Cette augmen- tation de pression est de préférence une fonction prédéter- minée de la température, correspondant soit à une augmen- tation par pas de la pression au seuil prédéterminé de5 température, soit à une augmentation progressive (par exemple linéaire) de la pression en fonction de la tempéra- ture, entre le seuil préréglé et un second seuil plus élevé de température. De cette manière, la pression du carburant est augmentée automatiquement au niveau du moteur dans les10 conditions dans lesquelles le moteur et le carburant sont à une température élevée, si bien que les propriétés de remise en fonctionnement à chaud du moteur sont meilleures, et le ralenti irrégulier et les à-coups de conduite obser- vés dans des conditions de grnade chaleur sont réduits. Un circuit de distribution de carburant pour moteur à combustion interne, dans les modes de réalisation préfé- rés de l'invention, comporte une pompe de carburant qui est commandée par application d'énergie électrique afin qu'elle transmette du carburant sous pression au moteur. Un capteur de pression transmet un signal de pression en fonction de la pression de sortie de la pompe. Un circuit électrique est sensible au signal de pression afin qu'il applique de l'énergie électrique à la pompe. Un capteur de température est couplé au circuit destiné à faire varier automatique- ment le signal d'alimentation en énergie de la pompe afin que la pression de sortie de la pompe de carburant soit accrue lorsque la température au niveau du capteur de température dépasse la température préalablement choisie de seuil. Le capteur de température est de préférence sensible à la température du carburant mais, dans une variante, il peut être sensible à la température régnant sous le capot et autour du moteur. Le capteur de température peut être solidaire du capteur de pression afin qu'il modifie automa- tiquement le signal de pression au-delà du seuil préala- blement choisi de température. Dans une variante, le capteur de température peut comprendre un élément capteur séparé qui donne un signal électrique de température utilisé par le circuit de réglage de puissance de pompage afin qu'il modifie le signal du capteur de pression qui constitue le signal principal de commande de la pompe du circuit de distribution.5 D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma partiel d'un circuit de distribution de carburant d'un moteur dans un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention; la figure 2 est un diagramme synoptique du circuit de distribution de carburant représenté partiellement sur la figure 1; les figures 3 et 4 sont des diagrammes synoptiques illustrant des variantes respectives du mode de réalisation de la figure 2; et la figure 5 est un diagramme synoptique illustrant le fonctionnement selon l'invention. La figure 1 représente un circuit 10 de distribution de carburant selon l'invention qui comprend une canalisa- tion 12 de carburant qui reçoit du carburant sous pression d'une pompe 14 de carburant à moteur électrique (figure 2), et un collecteur 16 d'admission d'air de combustion qui reçoit de l'air de combustion à la pression atmosphérique par un filtre d'admission (non représenté) ou à une pres- sion plus élevée à partir d'un turbocompresseur (qui n'est pas non plus représenté). Un ou plusieurs injecteurs 18 de carburant sont disposés entre la canalisation 12 de carbu- rant et le collecteur d'admission 16 et sont commandés par les signaux électriques provenant d'une unité de commande de moteur ou analogue pour la distribution de carburant sous pression de la canalisation 12 au collecteur 16 près des lumières d'admission des cylindres associés. Une unité 20 de commande est montée sur la canalisation 12 de carbu- rant à l'intérieur d'une enceinte 22. L'unité 20 comprend un capteur 24 de pression ayant une première entrée qui est sensible à la pression du carburant dans la canalisation 12, et une seconde entrée ou entrée de référence connectée au collecteur d'admission 16 par un conduit 26 afin qu'elle soit sensible à la pression de l'air dans le collecteur 16. Un capteur 28 de température est placé dans l'enceinte 22 et il est sensible à la température du carburant dans la canalisation 12. Le capteur 24 de pression et le capteur 28 de température donnent des signaux électriques correspon- dant à un circuit 30 de compensation qui reçoit de l'éner- gie électrique du circuit électrique de l'automobile représenté par une batterie d'accumulateurs 32, et qui transmet un signal de commande au circuit de pilotage de la pompe (figure 2) pour l'application d'énergie électrique à la pompe 14. On se réfère à la figure 2; le capteur 24 de pression comprend de préférence un capteur à jauge piézo- électrique de déformation du type décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n 5 001 934, qui donne un signal électrique à un amplificateur 34 à l'intérieur d'un circuit 30 de compensation en fonction de la pression du carburant dans la canalisation 12. Le signal de sortie de l'amplificateur 34 est transmis à l'entrée d'inversion d'un amplificateur 36 dont l'entrée de non inversion est connectée afin qu'elle reçoive une tension de référence représentative de la pression voulue pour le carburant à la sortie de la pompe dans les conditions normales de fonc- tionnement. Le signal de sortie de l'amplificateur 36 est transmis à un amplificateur 38 de modulation par impulsions de largeur variable qui transmet un signal de commande à un circuit 40 d'alimentation de sortie. Le signal de sortie du circuit 40 commute en alternance entre des niveaux numé- riques élevé et faible à une fréquence et/ou avec un coefficient d'utilisation de préférence un coefficient d'utilisation fixe et variable qui varie en fonction de la pression voulue de sortie de la pompe. Le circuit 40 comprend de préférence un commutateur à transistor à effet de champ FET qui assure en alternance la connexion de l'alimentation 32 du véhicule (figure 1) au moteur 42 de l'ensemble à pompe et moteur 14 et sa déconnexion. Le moteur 42 entraîne la pompe 44 de l'ensemble à pompe et moteur 14 afin que le carburant soit transmis sous pression à la canalisation 12 (figure 1) à partir du réservoir 46 de carburant. L'ensemble combiné moteur et pompe 14 peut être du type décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5 122 039 et 5 148 792. Le capteur 28 de température, qui peut être une thermistance ou un autre capteur convenable de température, est connecté à un circuit 48 de compensation de température placé à l'intérieur du circuit 30 de compensation. Le circuit 48 de compensation de température compare le signal d'entrée du capteur 28 de température à un seuil prédéter- miné de température, c'est-à-dire qui est prédéterminé en fonction des paramètres de réalisation du moteur et/ou des conditions voulues de fonctionnement, et il transmet un signal de compensation de température à l'entrée de non inversion de l'amplificateur 36 sous forme d'une fonction prédéterminée de la température au-delà du seuil de tempé- rature. Cette fonction prédéterminée peut être une fonction discontinue 50, si bien qu'une tension prédéterminée est ajoutée à la tension de référence à l'entrée de non inver- sion de l'amplificateur 36 au-delà du seuil de température du circuit 48 de conversion de température, augmentant en fait automatiquement le niveau de référence de pression et augmentant ainsi automatiquement le niveau efficace du signal d'alimentation électrique appliqué à la pompe 14 et augmentant la pression de sortie de la pompe. De préfé- rence, la pression changeant par pas augmente la pression de sortie de la pompe de carburant de l'ordre de 15 à 20 %, c'est-à-dire une augmentation de 0,7 bar pour une pression nominale du carburant de 3,8 bar lorsque la température atteint le niveau de seuil de 93 C. Dans une variante, le circuit 48 de compensation de température peut appliquer un signal de compensation à l'entrée de non inversion de l'amplificateur 36 afin qu'il augmente linéairement en 52 entre les seuils inférieur et supérieur de température, si bien que la pression de sortie de la pompe est accrue linéairement et automatiquement lorsque la température varie entre ces seuils. Par exemple, la pression de sortie 5 de la pompe peut être augmentée automatiquement de 0,7 bar par rapport à la pression nominale de fonctionnement de 3,8 bar lorsque la température varie du seuil inférieur de 38 C à un seuil supérieur de 118 C. Dans tous les cas, la pression du carburant augmente automatiquement au niveau du moteur en fonction de la température du carburant et du moteur afin que les caractéristiques de démarrage, de ralenti et de conduite soient améliorées dans les condi- tions de température élevée. La figure 3 représente une variante de la figure 2 dans laquelle le capteur 28a de température est incorporé au capteur 24a de pression. Audessous de la pression prédéterminée de seuil, le capteur 24a de pression tra- vaille de la même manière que le capteur 24 de la figure 2 et donne un signal à l'amplificateur 36 permettant la comparaison au niveau prédéterminé de référence qui pilote l'amplificateur 38 à modulation par impulsions de largeur variable et le moteur de la pompe. Au-delà du seuil de température de réglage du capteur 28a, celui-ci modifie les caractéristiques de sortie du capteur 24a de pression afin qu'il fasse varier automatiquement le signal de sortie du capteur de pression, suivant une fonction discontinue ou linéaire de la température comme décrit précédemment, représentant une fonction combinée de la température et de la pression. La figure 4 représente une autre modification 56 du mode de réalisation des figures 1 et 2 dans lequel le capteur 24 de pression est placé au niveau de la pompe de carburant comme décrit dans les brevets précités des Etats- Unis d'Amérique n 5 044 344 et 5 148 792. Le capteur 28 de température est disposé afin qu'il soit sensible à la température du moteur ou à la température ambiante sous le capot autour du moteur. Par ailleurs, le fonctionnement du mode de réalisation de la figure 4 est identique à celui qu'on a décrit précédemment en référence aux figures 1 et 2. La figure 5 est un diagramme synoptique qui illustre le fonctionnement de tous les modes de réalisation de l'invention des figures 1 à 4. Le signal d'entrée de température est transmis à la fonction 48 de compensation de température qui assure une compensation linéaire ou discontinue de température ajoutée au point de consigne voulue de référence de pression. La différence entre cette somme et le signal de sortie du transducteur ou capteur 24 ou 24a de pression est transmise par l'amplificateur 36 de compensation et l'amplificateur 38 de modulation par impulsions de largeur variable qui pilote le circuit de sortie 40 et l'ensemble à pompe et moteur 14. La pression de sortie de la pompe, soit au niveau de la pompe (figure 4) soit au niveau de la canalisation de carburant (figures 2 et 3) est contrôlée par le capteur 24 ou 24a de pression et donne le signal du capteur de pression. Le signal d'entrée de référence de pression de l'amplificateur 36 peut être réglé au moment de la fabri- cation de l'ensemble ou peut être réglable par l'ordinateur de commande du moteur ou l'opérateur. De même, les caracté- ristiques linéaires ou de discontinuité du circuit 48 de compensation de température peuvent être réglées au moment de la fabrication ou peuvent être modifiées sur place. Des fonctions non linéaires 52 et/ou des seuils multiples et des gradients de réglage peuvent aussi être utilisés. A cet égard, il faut noter que la pression et les températures particulières indiquées précédemment ne sont données qu'à titre d'exemple. 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 destiné à un moteur à combustion interne et qui comprend une pompe (14) de carburant commandée par application d'énergie électrique5 afin qu'elle transmette du carburant sous pression à un moteur, et un dispositif d'application d'énergie électrique à la pompe (14), caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif (24) de transmission d'un signal élec- trique en fonction de la pression de sortie de la pompe10 (14) de carburant, un second dispositif (30) sensible au signal électrique et destiné à appliquer de l'énergie électrique à la pompe (14), et un troisième dispositif (28) couplé pendant le fonctionnement au second dispositif afin qu'il fasse varier automatiquement l'énergie appliquée à la pompe (14) de manière que la pression de sortie de la pompe (14) de carburant augmente lorsque la température au niveau du troisième dispositif dépasse une température prédéter- minée de seuil. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième dispositif (28) est couplé pendant le fonctionnement au second dispositif (30) afin qu'il fasse varier automatiquement l'énergie appliquée à la pompe (14) d'après une fonction préréglée de la température au-delà de la température de seuil. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction préréglée est une fonction discontinue. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température de seuil est d'environ 93 C. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'augmentation de pression de sortie de la pompe (14) est d'environ 15 à 20 %. 6. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fonction préréglée est une fonction linéaire. 7. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième dispositif (28) est monté afin qu'il soit sensible à la température du carburant. 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moteur comprend une canalisation (12) de carbu- rant du moteur couplée à la pompe (14), le troisième dispositif (28) et le premier dispositif (24) étant placés5 au niveau de la canalisation (12) de carburant afin qu'ils soient sensibles respectivement à la température et à la pression du carburant dans la canalisation. 9. Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur comporte en outre un collecteur (16) d'admission d'air dans le moteur, et le premier dispositif (24) reçoit un signal d'entrée de référence du collecteur d'admission d'air du moteur. 10. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième dispositif (28) est sensible à la température ambiante au niveau du moteur. 11. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième dispositif comporte un capteur de température (28) qui donne un signal électrique de tempéra- ture en fonction de la température, et le second dispositif comprend un dispositif (30) commandé par le signal de température et destiné à modifier le signal électrique du premier dispositif (24) en fonction de la température au- delà de la température de seuil. 12. Procédé de réglage de la pression de carburant d'un moteur à combustion interne afin que les performances soient meilleures pour une température élevée du moteur et du carburant, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) la détection de la température du carburant à la fois au-dessous et au-dessus d'un seuil prédéterminé de température, (b) le maintien, au-dessous du seuil de température, d'une caractéristique constante prédéterminée de pression du carburant au niveau du moteur, et (c) l'augmentation automatique, au-delà du seuil de température, de la pression du carburant au niveau du moteur au-delà de la caractéristique prédéterminée de pression.