Brevet FR2717277A1 — publié le 19950915

La présente invention concerne les régulateurs de pression, et elle concerne plus précisément un circuit de carburant d'automobile dans lequel un régulateur de pression de carburant à la demande est utilisé. Dans de nombreux moteurs ayant des circuits d'injection de carburant, ilest souhaitable de transmettre un carburant liquide à l'injecteur ou aux injecteurs à une pression qui varie en fonction de la pression dans le collecteur d'admission afin que la perte de charge dans les injecteurs reste constante. La pression au collecteur d'admission et le débit de carburant transmis par les injecteurs au moteur varient chacun avec la vitesse du moteur, sa charge et les autres conditions de fonctionnement. On a déjà mis au point des circuits d'alimentation en carburant dont l'un est représenté et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 148 792. Ce circuit comporte un réservoir de carburant muni d'une pompe de carburant destinée à transmettre du carburant sous pression par une canalisation de carburant à un collecteur de carburant couplé à un injecteur de carburant qui transmet du carburant au cylindre du moteur. La pompe comporte un capteur de pression qui donne un signal électrique qui dépend de la pression du carburant à la sortie de la pompe à une commande électronique destinée à faire varier la vitesse de la pompe afin qu'une pression constante soit maintenue dans la canalisation de carburant. Cependant, ce circuit ne permet pas le maintien d'une différence constante de pression de part et d'autres des injecteurs. On connaît divers circuits comprenant un régulateur de pression ayant une référence au collecteur d'admission destiné à maintenir une perte de charge constante dans les injecteurs. Un tel régulateur est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 265 644. Cependant, ces régula- teurs connus ne permettent pas la compensation d'une augmentation de pression due à la dilatation du carburant à la suite d'une élévation de température et n'accumule pas l'augmentation de volume du carburant chauffé. Par exemple, pendant la décélération du moteur, les injecteurs peuvent se fermer en piégeant du carburant dans le collecteur de carburant. La température élevée dans le collecteur de carburant provoque un chauffage du carburant qui se dilate et accroit la pression dans le collecteur de carburant. L'élévation de pression et la dilatation du carburant dans le collecteur de carburant se produisent aussi dans des conditions de moteur chaud. Ces conditions de moteur chaud se produisent lorsque le moteur a fonctionné au ralenti ou à faible vitesse surtout par temps chaud ou lorsqu'un moteur chaud est arrêté. La température élevée dans le collecteur de carburant, augmentée par l'air ambiant qui est chaud, provoque un chauffage et une dilatation du carburant piégé dans le collecteur de carburant. Une certaine élévation de la pression est souhaitable de manière que le carburant ne passe pas à l'état vapeur. Cependant, une pression excessive dans le collecteur de carburant est indésirable car elle peut chasser le carburant par les injecteurs en provoquant des fuites et/ou des défauts de fonctionnement. Dans ces régulateurs du type à dérivation, la pression du carburant dépassant la valeur de consigne du circuit est réduite par renvoi du carburant au réservoir par l'intermédiaire d'une canalisation de retour de carburant. En conséquence, ces dispositifs ne maintiennent qu'une pression de consigne dans le circuit. En outre, le carburant renvoyé peut avoir une température élevée qui peut provoquer une vaporisation indésirable. Un régulateur à la demande ayant une chambre référencée par rapport au collecteur d'admission permet la limitation et la régulation de la pression voulue dans le collecteur de carburant dans les conditions normales de conduite. Le régulateur à la demande répond à la dépression dans le collecteur d'admission en maintenant une différence constante de pression de part et d'autre des injecteurs de carburant à des vitesses normales et transitoires de conduite, et joue aussi le rôle d'un accumulateur qui compense la dilatation due au chauffage du carburant dans le réservoir de carburant, et permet en outre la compensation et le maintien de l'augmentation de pression du carburant chauffé dans le collecteur de carburant en empêchant la formation de vapeur pendant la décélération ou l'arrêt du moteur lorsque les injecteurs ne fonctionnent pas. Pendant l'utilisation, le régulateur à la demande provoque un maintien, une variation et une limitation de la pression dans le collecteur de carburant en assurant une perte de charge constante dans les injecteurs. Ce résultat est obtenu par référence de la pression dans le collecteur d'admission à une chambre à diaphragme de manière que le diaphragme commande l'obturateur du régulateur et fasse ainsi varier la pression du carburant transmis au collecteur de carburant et limite cette pression. Un régulateur à la demande est incorporé à un circuit de carburant sans retour afin qu'il limite et régule la pression voulue dans le collecteur de carburant dans les conditions normales de conduite, qu'il réponde à la dépression dans le collecteur d'admission par maintien d'une différence constante de pression dans les injecteurs à des vitesses normales et transitoires de conduite, qu'il joue le rôle d'un accumulateur compensant la dilatation du carburant dû au chauffage du carburant dans le collecteur de carburant, et qu'il assure la compensation et le maintien d'une plus grande pression du carburant chauffé dans le collecteur de carburant afin que la vapeur ne puisse pas se former. Pour que la pression dans le collecteur de carburant soit limitée et régulée, le régulateur à la demande selon l'invention est de préférence couplé au collecteur de carburant. Ainsi, une référence au collecteur d'admission est facilement obtenue pour le régulateur à la demande pour la régulation de la pression dans le collecteur de carburant afin qu'une perte de charge constante soit maintenue dans les injecteurs de carburant. Le régulateur à la demande comporte un diaphragme logé entre une première chambre de gaz qui communique avec un collecteur d'admission du moteur et une seconde chambre de carburant liquide qui communique constamment avec un collecteur de carburant du moteur. Le carburant liquide est transmis à une pression constante par une pompe à la seconde chambre par l'intermédiaire d'une soupape qui s'ouvre et se ferme en fonction du déplacement du diaphragme. Lors du fonctionnement normal, le carburant est transmis au collecteur de carburant à une pression (par exemple de 3,4 bar) un peu inférieure à la pression constante (par exemple 3,7 bar) du carburant transmis par la pompe. Si le carburant du collecteur de carburant du moteur est chauffé et se dilate pendant une décélération ou un arrêt du moteur, la soupape se ferme et le diaphragme se déplace afin qu'il augmente le volume de la seconde chambre et compense ainsi la dilatation du carburant chauffé. Un clapet de retenue adjacent à la sortie de la pompe de carburant empêche le retour du carburant vers la pompe, et une soupape de décharge de pression de dérivation, réglée à une valeur supérieure à la pression voulue dans le circuit, est destinée à transmettre le carburant en dérivation lorsqu'il a une pression excessive, entre la pompe et le régulateur de pression du type à la demande vers une réserve de carburant. Un autre mode de réalisation raccorde la soupape de décharge de pression par dérivation à un commutateur capteur incorporé qui transmet un signal à un modulateur par impulsions de largeur variable qui commande la pompe de carburant lors du fonctionnement. La présente invention a donc pour objet l'utilisation des avantages du régulateur de pression de carburant à la demande tel que décrit précédemment et l'incorporation d'un tel régulateur à un circuit de carburant avec une référence au collecteur d'admission, mais aussi avec incorporation d'un régulateur de dérivation à proximité de la pompe de carburant avec un commutateur capteur de pression réglé à une pression supérieure à la pression voulue dans le circuit. L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une soupape de purge réglée qui piège efficacement du carburant dans le collecteur de carburant et maintient ainsi une pression élevée empêchant la vaporisation dans le collecteur de carburant et les injecteurs. L'invention a aussi pour objet l'incorporation d'un régulateur de dérivation de pression qui utilise un signal de commutation transmis à un circuit de modulation par impulsions de largeur variable en coopération avec la pompe de carburant. L'invention a aussi pour objet l'utilisation d'une soupape de dérivation commandée par la pression et qui maintient une pression pratiquement constante du carburant à l'alimentation de la pompe et qui est réglée à une pression légèrement supérieure à celle qui doit être maintenue par le régulateur à la demande. L'invention concerne ainsi un régulateur de pression de carburant fonctionnant à la demande destiné à un circuit de carburant sans retour qui maintient une perte de charge constante du carburant dans les injecteurs dans les conditions variables normales de fonctionnement du moteur, qui accumule le carburant chauffé et dilaté dans le collecteur de carburant, qui réduit les émissions du moteur, qui réduit la pression excessive du carburant dilaté chauffé, qui est robuste, durable, et sans entretien, le circuit ayant une réalisation relativement simple et ayant une fabrication et un montage rentables, tout en ayant une longue durée de service utile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un moteur de véhicule ayant un régulateur de pression de carburant à la demande comprenant un clapet de retenue, un régulateur à dérivation et une commande de pompe; la figure 2 représente aussi un schéma de circuit de carburant d'un véhicule comprenant un régulateur de pression de carburant à la demande et une soupape mécanique de décharge destinée à une pression sensiblement constante dans la canalisation d'alimentation en carburant; et la figure 3 est un schéma représentant les éléments du circuit représenté sur la figure 1 sous forme de blocs. On se réfère maintenant à la représentation schématique de la figure 1; le moteur 20 est représenté avec le collecteur 22 d'admission d'air, le collecteur 24 de carburant et les injecteurs 30 de carburant. A la base du dessin, un réservoir 80 de carburant loge une réserve 81 de carburant et une pompe 82 ayant une entrée 84 et un passage 86 de sortie et comprenant un clapet coaxial de retenue incorporé 88 permettant la sortie du carburant de la pompe mais empêchant le retour. Un passage latéral 89 est placé au-dessus du clapet 88 et conduit à un régulateur 90 de dérivation qui possède un passage de sortie 92 revenant à la réserve 81. Le régulateur 90 de dérivation représenté sur la figure 1 est une unité de réglage de pression qui est réglée à une pression supérieure de 0,2 à 0,4 bar à la pression voulue dans le circuit. Le régulateur 90 comporte un commutateur capteur de pression qui est en circuit avec un modulateur 96 par impulsions de largeur variable commandant la pompe 82. Une commande de pompe de ce type est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 926 829 délivré le 22 mai 1980. Un régulateur 100 de pression du type à la demande, réglé à la pression voulue, est placé à l'extrémité de sortie 86 de la pompe ayant un tronçon 102 d'entrée avec une entrée 103 contenant un obturateur 104 rappelé par un ressort et raccordé afin qu'il se déplace sous la commande d'un diaphragme 106 par l'intermédiaire d'un arbre 108. Une chambre 109 est formée sous le diaphragme 106. Le diaphragme 106 a sa périphérie serrée entre un boîtier inférieur 110 et un boîtier supérieur 112, ce dernier ayant une jupe 113 passant sur une bride du boîtier inférieur 110. Le régulateur 100 possède un passage 114 de sortie de carburant raccordé au collecteur 24 de carburant. Le boîtier supérieur 112 contient un ressort 116 de compression qui est en appui contre le diaphragme 106. La chambre 120 formée dans le boîtier supérieur 112 au-dessus du diaphragme est reliée au collecteur d'admission 22 du moteur par un passage 122. La figure 3 est un diagramme synoptique représentant les différents éléments du circuit de la figure 2. Une pompe 82 de carburant transmet du carburant par l'intermédiaire du clapet de retenue 88 à la canalisation 86 et au filtre 87 puis à la soupape 100 de réglage de pression du collecteur de carburant ayant une référence par rapport au collecteur d'admission, transmettant le carburant au collecteur 24 de carburant. Un régulateur 90 de commande de pression de dérivation est connecté à la sortie de la pompe par un conduit 89 et déverse le carburant au-delà d'une certaine pression par la canalisation 92 à la réserve 81 de carburant. Le commutateur du régulateur 90 est associé à l'unité d'entraînement et au modulateur 96 par impulsions de largeur variable qui commande le fonctionnement de la pompe du circuit. On se réfère à la figure 1 qui représente des détails du régulateur 100 à la demande pour la description du fonctionnement; le déclenchement du fonctionnement de la pompe provoque la transmission de carburant sous pression par l'intermédiaire du clapet de retenue 88 de la canalisation 86 à l'obturateur 104 et à la chambre formée sous le diaphragme 106 lorsque l'obturateur 104 est ouvert. La pression dans la canalisation 86 est transmise à l'unité de réglage de pression qui a un commutateur incorporé de réglage de pression et un régulateur qui sont combinés. Cette soupape 90 peut transmettre en dérivation le carburant à une pression élevée vers la réserve 81, mais le commutateur se trouve dans le circuit du modulateur 96 par impulsions de largeur variable afin qu'il agisse sur le fonctionnement de la pompe. Lorsque le moteur fonctionne à l'état de régime permanent avec une pression constante au collecteur d'admission et un débit constant de carburant vers le collecteur de carburant, les forces opposées agissant sur le diaphragme 106 et l'obturateur 104 sont équilibrées lorsque l'obturateur est en position d'ouverture. La différence résultante de forces produites par le ressort 116 et qui rencontrent l'opposition du carburant au-dessous du diaphragme 106 dans la chambre 109 et agissant sur le diaphragme est transmise à l'obturateur 104 par la tige 108. Les forces antagonistes agissant sur l'obturateur sont la force produite par le rappel du ressort 105 augmentée de la force produite par la différence entre la pression du carburant au-dessous du diaphragme 106 et du carburant transmis par la pompe par le passage 86. Comme le fonctionnement normal du moteur provoque habituellement des conditions dynamiques et variables et non des conditions statiques permanentes, l'obturateur s'ouvre et se ferme habituellement rapidement ou présente une oscillation qui maintient une pression différentielle pratiquement constante dans les injecteurs de carburant par variation de la pression absolue du carburant transmis par le régulateur au collecteur de carburant. Dans certaines conditions, par exemple lors d'une décélération du moteur ou lorsque le moteur est chaud, l'obturateur 104 se ferme alors que le diaphragme 106 se soulève, sous l'action de la tige 108, et le carburant piégé dans le collecteur 24 de carburant peut être suffisamment chauffé pour que son volume augmente. Lorsque le carburant se dilate, le diaphragme 106 et ainsi la tige 108 s'écartent de l'obturateur 104 et la pression du carburant piégé dans le collecteur de carburant et la chambre 109 au-dessous du diaphragme augmente. Ce phénomène provoque l'accumulation du carburant qui se dilate au-dessous du diaphragme 106, et l'augmentation de pression retarde et supprime habituellement la vaporisation du carburant chaud. Le déplacement du diaphragme et en conséquence la dilatation du volume de la chambre 109 réduit aussi l'augmentation de la pression et évite une élévation excessive de pression. Cette pression excessive peut provoquer la poussée du carburant du collecteur de carburant aux injecteurs et provoquer un mauvais fonctionnement de ceux-ci. Lorsque la pression du carburant dilaté devient excessive à la suite du chauffage, elle provoque la poussée en position d'ouverture de l'obturateur 104 malgré la force de rappel du ressort 105 et une décharge de pression par purge du carburant le long de l'obturateur et vers le passage 86 si bien que l'élévation maximale de pression du carburant qui se dilate et qui est piégé dans le collecteur de carburant et dans la chambre 109 est limitée. Lorsque la pression du carburant piégé dans le collecteur de carburant et la chambre revient à la valeur maximale, l'obturateur 104 se referme. En cas de purge de pression vers le passage 86, la soupape 90 du régulateur de dérivation fonctionne. Cette soupape est réglée à une pression supérieure d'environ 0,2 à 0,4 bar par exemple à la pression voulue dans le circuit. Lorsque la pression dans le passage 86 atteint une certaine valeur, la soupape 90 de commutation de dérivation transmet le carburant à la réserve. Lorsque le moteur et la pompe fonctionnent et lorsque cette pression excessive apparaît, le commutateur de la soupape 90 agit par l'intermédiaire du modulateur 96 par impulsions de largeur variable afin que la vitesse de la pompe soit modulée. Sur la figure 2, une représentation schématique du moteur 20 indique un collecteur d'admission d'air 22 et un collecteur de carburant 24 portant des injecteurs 30 de carburant. Un réservoir principal 232 de carburant est placé à la base du dessin et contient une réserve 234 contenant une pompe 240 ayant un passage 242 de sortie. La pompe a une entrée classique dans la réserve 234 et un filtre 244 est incorporé au passage 244 de sortie de la pompe. Un passage 246 de retour placé juste au-dessus du filtre 244 ramène à la réserve 234. Un clapet de retenue 248 est placé entre la pompe 240 et le filtre 244 et permet au débit de la pompe de sortir, tout en empêchant le retour du carburant vers la pompe. Une soupape 250 de décharge de pression est placée à l'extrémité du passage de retour dans la réserve. Cette soupape a un ressort 252 de rappel et elle est réglée à une pression supérieure de 0,2 à 0,4 bar à la pression réglée pour le régulateur 260 de pression de carburant à la demande placé près du moteur 20 et schématiquement représenté sur la figure 1. Ce régulateur 260 est relié au collecteur 22 d'admission d'air par un passage 262 et comporte un passage 264 de sortie de carburant rejoignant le collecteur 24 de carburant. Lors du fonctionnement du mode de réalisation de la figure 2, le carburant provenant de la pompe 240 passe dans le clapet 248 et le filtre 244 et atteint le régulateur 260 de pression de carburant à la demande qui est réglé à une pression voulue, par exemple 3,3 bar. On se réfère à la figure 2; le début du fonctionnement de la pompe 240 assure la transmission de carburant par la canalisation 242, le clapet 248 et le filtre 244 à la soupape 260 de réglage de pression du collecteur de carburant en référence au collecteur d'admission d'air, comme représenté en détail sur la figure 1 par la référence 100. Un passage 246 provenant de la canalisation 242, au-dessus du filtre 244, permet la transmission de la pression de sortie de la pompe à une soupape 250 de réglage de pression vers une réserve 234. La soupape de décharge 250 a un ressort 252 qui est réglé à une pression supérieure de 0,2 à 0,4 bar à la pression du régulateur 260. Le carburant provenant de la pompe 240 atteint le régulateur 260 et, en appliquant une pression sur le diaphragme, est transmis par la canalisation 264 au collecteur 24 de carburant. Le diaphragme rappelé par un ressort dans la soupape 260 est soumis à une pression (de référence) dans le collecteur d'admission 22 du moteur par l'intermédiaire de la canalisation 262. Pendant l'utilisation, le régulateur 260 maintient, fait varier et limite la pression dans le collecteur de carburant 24 en créant une perte de charge constante dans les injecteurs 30. Ce résultat est réalisé par application de la pression au collecteur d'admission et au diaphragme de la soupape 260 à la canalisation 262 afin que la soupape soit commandée et fasse varier la pression du carburant transmis au collecteur de carburant et la limite. Bien que le régulateur à la demande 260 maintienne une cpression bien constante dans les injecteurs et accumule le carburant dans la chambre au-dessous du diaphragme (comme dans le cas de la figure 1), si la pression augmente excessivement parce que le moteur est chaud ou à la suite d'une décélération du moteur, une pression est appliquée à la soupape 260 et provoque le passage en dérivation du courant vers la réserve 234. Dans le cas d'une purge de pression vers le passage 242, la soupape 250 de décharge de pression de dérivation fonctionne. Cette soupape est réglée à une pression supérieure de 0,2 à 0,4 bar par exemple à la pression voulue dans le circuit. Lorsque la pression dans le passage 242 de sortie de la pompe atteint une certaine valeur, la soupape 250 de décharge de pression transmet en dérivation le carburant à la réserve. 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. Combinaison comprenant un régulateur de pression de carburant, destiné à un circuit de distribution de carburant sans retour, pour un moteur à combustion interne (20) ayant un collecteur (22) d'admission d'air et au moins un injecteur (30) de carburant, caractérisée en ce que le régulateur comprend un boîtier (100, 102), un diaphragme souple (106) délimitant, en coopération avec le boîtier, une première et une seconde chambre, le diaphragme ayant des faces opposées de façon générale, l'une des faces communiquant avec la première chambre seulement et l'autre face communiquant avec la seconde chambre seulement, l'une des chambres (120) ayant un passage (122) destiné à communiquer constamment avec le collecteur (22) d'admission d'air du moteur, l'autre chambre (109) ayant une entrée (103) de transmission de carburant à l'autre chambre et une sortie (114) destinée à communiquer constamment avec au moins un injecteur de carburant du moteur (20) afin que celui-ci reçoive du carburant, un premier obturateur (104) associé à l'entrée (103) et mobile vers des positions d'ouverture et de fermeture pour le réglage de la circulation du carburant par l'entrée (103) et dans l'autre chambre (109), une tige de manoeuvre (108) portée par le diaphragme ou l'obturateur et destinée à se déplacer avec lui pour l'ouverture et la fermeture de l'obturateur, un premier ressort (116) rappelant élastiquement le diaphragme (106) vers l'obturateur (104), si bien que, dans les conditions normales de fonctionnement, le diaphragme (106) déplace l'obturateur (104) et maintient une perte de charge pratiquement constante dans ledit injecteur au moins (30), et, lorsque l'obturateur (104) se ferme et le volume de carburant piégé entre les injecteurs et l'obturateur se dilate, le diaphragme (106) s'écarte et se sépare de l'obturateur pour permettre la dilatation du carburant, une pompe (82) de carburant ayant un passage de sortie de pompe communiquant avec l'entrée de l'autre chambre, et un passage de dérivation communiquant avec le passage de sortie de la pompe de manière que, lorsque le premier obturateur est ouvert à la suite d'une surpression dans l'autre chambre, le carburant de la pompe passe en dérivation vers le passage de dérivation. 2. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe (82) de carburant est placée dans une réserve (81) de carburant, et le passage de dérivation débouche dans cette réserve. 3. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier obturateur (104) est rappelé par un second ressort (105) vers une position de fermeture, et le premier obturateur (104) s'ouvre malgré la force de rappel du second ressort afin qu'il relie l'autre chambre à la sortie de la pompe et au passage de dérivation lorsque la pression dans l'autre chambre atteint une valeur prédéterminée. 4. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un second obturateur (250) est placé dans le passage de dérivation et est rappelé vers une position de fermeture par un ressort (252) réglé à une pression supérieure à la pression voulue d'accumulation dans le régulateur. 5. Combinaison selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un modulateur (96) par impulsions de largeur variable est incorporé au circuit de pilotage de la pompe de carburant, et un commutateur placé dans le circuit et associé au second obturateur est manoeuvré lorsque le second obturateur est ouvert pour la modulation de l'entraînement de la pompe. 6. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un clapet de retenue (88) est disposé dans le passage de sortie de la pompe en amont du passage de dérivation.