Brevet FR2720117A1 — publié le 19951124

La présente invention concerne un circuit de carburant de véhicule automobile, et elle concerne plus précisément un module à pompe de carburant ayant une cuve qui peut être logée dans un réservoir de carburant d'un véhicule. Dans les circuits de carburant des véhicules, une pompe à carburant entraînée électriquement est montée dans une cuve de carburant qui est elle-même placée dans le réservoir principal de carburant du véhicule. La pompe a une sortie rejoignant un collecteur de carburant qui distribue le carburant, utilisé pour le fonctionnement, à des unités d'injection de carburant, dans un collecteur de carburant placé au niveau du moteur. Dans certains circuits de carburant, la pompe a une capacité supérieure à celle qui est nécessaire pour le moteur et une soupape de décharge de pression évacue le carburant de la capacité en excès vers une conduite de retour qui se déverse dans la cuve. Certains circuits permettent le débordement du carburant de la cuve dans le réservoir principal. Cependant, le carburant de la cuve peut être chaud puisqu'il contient le carburant du courant renvoyé, et il n'est pas souhaitable que le carburant chaud atteigne le réservoir principal. On connaît déjà des pompes à deux étages, et l'invention envisage l'utilisation d'une pompe à deux étages entraînée par un moteur avec une cuve de carburant. Une pompe à palettes et à turbine est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 5 265 997 et 5 257 916, délivrés à C.H. Tuckey et cédés à la demanderesse. Une pompe à deux étages est décrite dans le brevet allemand n 3 532 349 et une publication de "Pierburg" représente une pompe à deux étages mettant en oeuvre deux rotors séparés et espacés axialement, un premier rotor étant destiné à transmettre le carburant d'un réservoir principal à une cuve, et un second rotor étant destiné à transmettre le carburant du réservoir d'une cuve à une sortie principale de la pompe. Un réservoir principal de carburant, dans un véhicule automobile, contient une cuve qui contient elle-même une pompe électrique. La pompe utilise un rotor de turbine à deux étages, le premier étage aspirant le carburant de la base d'un réservoir principal de carburant et le transmettant à la cuve. Le second étage principal du rotor aspire le carburant de la cuve et le transmet au moteur par une sortie principale de la pompe. De préférence, un passage de retour de carburant provenant du circuit de carburant déverse le carburant renvoyé dans la cuve. Selon la présente invention, la cuve est fermée sélectivement afin qu'elle déborde soit par un organe étalonné de ventilation placé à la partie supérieure, soit par une soupape à flotteur qui se ferme lorsque le niveau du carburant dans la cuve atteint la partie supérieure de la cuve. Cette fermeture provoque une augmentation de la pression de la pompe du premier étage dans la cuve et interrompt pratiquement la circulation du carburant à la sortie du premier étage. La pression accrue dans la cuve agit lorsque le carburant pénètre par l'entrée principale de la pompe à partir de la cuve et chasse le carburant dans la pompe et augmente ainsi le rendement du circuit. La présente invention a pour objet la réalisation d'une pompe à deux étages qui travaille dans une cuve placée dans un réservoir de carburant afin que le fonctionnement soit meilleur lors de l'amorçage à sec et que les performances soient meilleures dans les conditions dans lesquelles le carburant est chaud. La présente invention a donc pour objet la réalisation d'une cuve fermée qui facilite la réduction de la quantité de vapeur contenue dans le circuit principal de pompage. L'invention élimine aussi la déviation du courant de sortie de la pompe principale vers une pompe à éjecteur et évite ainsi la réduction de rendement due au passage en dérivation vers une pompe à éjecteur. La cuve fermée facilite aussi la circulation à la sortie principale de la pompe lorsque la pompe du premier étage élève la pression dans la cuve et transmet à force le carburant de la cuve à l'entrée principale de la pompe. Une autre caractéristique de l'invention est le fait que le carburant chaud revenant dans le réservoir ne chauffe pas le carburant du réservoir principal. Une autre caractéristique est le fait que le débit de carburant circulant dans le filtre primaire placé à la base de la cuve est réduit. L'invention a donc pour objet la réalisation d'un organe supérieur de fermeture d'une cuve de réservoir de carburant qui empêche le débordement du carburant chaud dans un réservoir principal. Elle a aussi pour objet une fermeture programmée de la cuve en fonction du niveau de carburant afin qu'une contre-pression soit créée et réduise le débit de sortie de la pompe primaire, et favorise ainsi la circulation dans la cuve tout en assurant une élévation de pression qui augmente le débit d'entrée de carburant dans la pompe principale. 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 annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe d'une cuve placée dans un réservoir, avec la pompe incorporée de carburant; la figure 2 est une vue partielle de la partie supérieure du réservoir avec un organe éventuel de ventilation permettant le réglage; et la figure 3 est une coupe agrandie de l'extrémité inférieure d'une cuve représentant une pompe à turbine à deux étages. Sur la figure 1, le réservoir principal de carburant d'un véhicule est représenté à titre illustratif par une paroi inférieure 20 et une paroi supérieure 22, cette dernière ayant une ouverture 24 délimitée par un flasque annulaire 26 sous forme décalée vers l'intérieur. Un couvercle 30 assurant une fermeture étanche a un flasque périphérique 32 reposant sur un joint d'étanchéité 34. Une cuve 40 de carburant placée dans le réservoir possède une extrémité inférieure rétrécie aboutissant à un bossage 42 qui se loge dans une collier 44 formé à la partie supérieure d'un filtre 46 à sac appuyé sur le fond 20 du réservoir. Une ouverture du bossage 42 forme une entrée 49 de carburant qui débouche dans le filtre à sac et la base du réservoir principal de carburant. Un collier 46 d'étanchéité est en appui sur un épaulement formé dans le bossage 42 et loge une entrée tubulaire 48 formée à la base d'une pompe électrique 62 placée dans la cuve 40. La pompe 62 peut être une pompe à turbine entraînée électriquement telle que décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916, mais est modifiée afin qu'elle forme une pompe à deux étages. On se réfère aux figures 1 et 3; une entrée de carburant de la pompe principale est désignée par la référence 80 et permet l'introduction du carburant dans la cuve 40. On se réfère maintenant à la partie supérieure de la pompe et de la cuve; la pompe a des connexions électriques 82 et 84 et un tube 86 de sortie de pompe coopère de façon étanche avec un conduit creux 88 de sortie dépassant sous une plaque supérieure 90 de couvercle placée sur un réservoir 40. Un ensemble classique de câblage (non représenté) assure le début du fonctionnement de la pompe lorsque le circuit d'allumage du véhicule est fermé. Un conduit 88 aboutit au- dessus de la plaque 90 du couvercle par un raccord en bout 92 fixé par un accouplement souple 94 ou passage 96 de carburant dépassant à travers le couvercle et rejoignant un moteur du véhicule (non représenté). La plaque supérieure 90 de couvercle a aussi un passage 97 qui dépasse vers le bas et un passage 98 qui remonte et forme un passage de circulation 100. Un accouplement souple 102 raccorde le passage 100 à un conduit 104 du circuit qui passe à travers le couvercle 30. Le conduit 104 est un passage de retour de carburant d'un circuit de carburant dans lequel le carburant sous pression provenant de la pompe est transmis à un moteur, mais une soupape de régulation de pression de la canalisation de sortie renvoie le carburant en dérivation au-delà d'une pression prédéterminée, vers la cuve. Cette disposition est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 747 388. A l'extrémité du passage 97, un clapet en bec de canard 110 est serré de manière qu'il admette le carburant renvoyé à l'intérieur de la cuve mais l'empêche de sortir vers l'extérieur. Il faut noter que, lorsque le carburant doit pénétrer dans la cuve, un dispositif doit permettre l'évacuation de l'air qui se trouve au-dessus du carburant. Sur la figure 1, une chambre 120 de soupape qui dépasse vers le haut a une ouverture 122 délimitant un siège de soupape. Une tige 124 de soupape peut se loger avec du jeu dans la chambre 120 et elle est supportée sur un bloc 126 formant flotteur, retenu dans sa position la plus basse par un court support 130. Ainsi, lorsque la cuve se remplit, l'air peut s'échapper autour de la tige 124. Lorsque le niveau du liquide atteint la partie supérieure, le flotteur soulève la tige de soupape si bien que l'extrémité tronconique ferme l'ouverture 122 de soupape et la pression augmente dans la cuve. La figure 2 représente un organe de ventilation sous forme d'un orifice calibré 136. Cet orifice évacue l'air du réservoir en cours de remplissage. Lorsque le liquide atteint l'orifice, il ne circule pas facilement par celui-ci et la pression augmente dans le réservoir. La pompe 62 a un boîtier convenable entouré par un filtre 140 qui recouvre aussi l'entrée 80. Une armature 142 possède un arbre 144 d'entraînement qui fait tourner un rotor 146 ayant des ailettes périphériques 148 de turbine qui tournent dans un canal de pompe comme décrit dans les brevets précités des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916 et 265 997. L'entrée 80 de la pompe transmet le carburant de la cuve 40 et la pompe à turbine transmet le refoulement principal de carburant à un passage 150 et à la chambre de l'armature et à la sortie 86, 88, 94, 96. Une série d'ailettes 152 qui tournent autour d'un canal latéral annulaire 154 (figure 3) sont placées radialement à l'intérieur des ailettes périphériques 148. Cette pompe à canal latéral aspire le carburant du réservoir principal et du filtre 46 par l'entrée 48 et le transmet à une chambre de sortie 156 et à un passage de sortie 160 rejoignant l'intérieur de la cuve 40. Une pompe à canal latéral telle que représentée sur les figures 1 et 3 est représentée et décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 715 717. Ainsi, la pompe à canal latéral 152 du premier étage transmet le carburant à la cuve 40 directement à partir du réservoir principal, alors que la pompe à ailettes de turbine du second étage transmet le carburant du réservoir 40 à la sortie 86. Fonctionnement Lorsque la pompe 62 est mise en fonctionnement, par exemple par fermeture de l'interrupteur d'allumage du véhicule, la pompe à canal latéral 152 du premier étage aspire le carburant du réservoir principal par l'entrée 48 et le transmet à la cuve 40. Simultanément, la pompe 146 du second étage aspire le carburant à travers le filtre 140 et l'entrée 80 et le transmet à la sortie principale 86, 96 de la pompe. La cuve reçoit du carburant, et l'air et les vapeurs sont évacués par l'orifice 122 jusqu'à ce que le niveau du carburant atteigne le flotteur 126 représenté sur la figure 1. Le soulèvement du flotteur provoque la fermeture de l'orifice 122 par la tige 124 de la soupape. De cette manière, la pression dans la cuve s'élève et crée une contre-pression à la sortie de la pompe à canal latéral et interrompt efficacement l'introduction du carburant dans la cuve. Cette contre-pression dans la cuve provoque l'alimentation à force du carburant de la cuve à l'entrée 80 de la pompe principale et augmente ainsi le rendement de la pompe principale qui transmet le carburant au moteur d'un véhicule. Sur la figure 2, la soupape 124 représentée sur la figure 1 est éliminée et l'organe 136 de ventilation étalonné permet à l'air de s'échapper lorsque le réservoir se remplit. Lorsque le carburant atteint l'organe 136 de ventilation, la plus grande viscosité du carburant ralentit la sortie du carburant par l'organe de ventilation et la pression s'élève dans la cuve et crée une contre-pression dans cette cuve et, en conséquence, une réduction de la sortie de carburant de la pompe à canal latéral. Cette élévation de pression augmente aussi la pression du carburant entrant par l'entrée principale de la pompe et augmente le rendement de la pompe principale de carburant. Le passage 104 de retour de carburant dirige l'excès de carburant à basse pression d'un régulateur de pression (non représenté) vers la cuve par un clapet 110 à bec de canard qui débouche dans la cuve. L'ensemble à pompe à turbine à deux étages présente un avantage en ce que la pompe à canal latéral 152 aspire le carburant du réservoir principal même lorsque le niveau du carburant est peu élevé, par exemple lorsque le réservoir est à sec et qu'on a juste introduit quatre litres de carburant ou plus. Ceci s'applique aussi aux conditions de démarrage lorsque la tension d'entraînement de la pompe est faible. Un autre avantage du circuit est dû au fait que la vapeur créée par l'agitation dans la pompe à canal latéral pénètre dans la cuve et se condense sous forme de liquide dans la cuve et ne pénètre donc pas à l'entrée de la pompe principale de carburant. Contrairement à l'utilisation d'une pompe à éjecteur, qui doit tirer sa force motrice du refoulement de la pompe principale, le carburant n'est pas dévié à la sortie de la pompe principale si bien que le pompage du carburant vers le moteur est très efficace. Ceci s'applique en particulier lorsque la pression dans la cuve fermée chasse à force le carburant à l'entrée 80 de la pompe principale à turbine. 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 véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un réservoir principal (20, 22) de carburant placé dans le véhicule, (b) une cuve fermée (40) placée dans le réservoir principal (20, 22) de carburant et un dispositif d'entraînement électrique de pompe placé dans la cuve (40), (c) une première pompe rotative placée dans la cuve (40) et ayant plusieurs premières ailettes (152), une première entrée (48) communiquant avec les premières ailettes (152) afin que le carburant soit aspiré du réservoir principal (20, 22) et une première sortie communiquant avec les premières ailettes (152) afin que le carburant soit distribué dans la cuve (40) par la première sortie, (d) une seconde pompe rotative placée dans la cuve (40) et ayant plusieurs secondes ailettes (148), une seconde entrée indépendante de la première entrée et débouchant à l'intérieur de la cuve (40) et communiquant avec les secondes ailettes (148) afin que le carburant soit aspiré dans la cuve (40), et une seconde sortie communiquant avec les secondes ailettes (148) de manière que le carburant soit transmis à un moteur, (e) la première et la seconde pompe rotative étant entraînées par le dispositif d'entraînement électrique de pompe, et (f) un organe de ventilation (120-126, 136) porté par la cuve (40) et destiné à évacuer l'air et les vapeurs de carburant d'un emplacement adjacent à la partie supérieure de la cuve (40) lorsque le carburant monte dans la cuve (40), l'organe de ventilation (120-126, 136) étant aussi commandé en fonction du niveau de carburant adjacent à la partie supérieure de la cuve (40) afin que l'organe de ventilation (120- 126, 136) soit pratiquement fermé et permette une élévation de la pression dans la cuve (40) lorsque les pompes fonctionnent. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde pompe rotative sont formées sur un seul rotor et sont entraînées simultanément par le dispositif d'entraînement de pompe. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pompe rotative est une pompe à canal latéral (154) qui coopère avec un rotor (146) à ailettes (152). 4. Circuit de distribution de carburant destiné à un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve fermée (40) destinée à être logée dans un réservoir principal (20, 22) de carburant destiné à un véhicule, un moteur électrique logé dans la cuve (40), un rotor unique (146) entraîné par le moteur électrique et ayant des premières ailettes (152) destinées à une première pompe et des secondes ailettes (148) destinées à une seconde pompe, une première pompe placée dans la cuve (40) et ayant une première entrée qui communique avec les premières ailettes (152) et débouche à l'extérieur de la cuve (40) afin qu'elle assure la communication avec le réservoir (20, 22) de carburant, et une première sortie communiquant avec les premières ailettes (152) et débouchant à l'intérieur de la cuve (40) afin que le carburant soit transmis du réservoir principal (20, 22) à l'intérieur de la cuve, une seconde pompe placée dans la cuve (40) et ayant une seconde entrée communiquant avec les secondes ailettes (148) et débouchant à l'intérieur de la cuve et indépendante à la fois de la première entrée et de la première sortie, et une seconde sortie communiquant avec les secondes ailettes (148) et débouchant à l'extérieur de la cuve afin qu'elle transmette le carburant de l'intérieur de la cuve à un moteur d'un véhicule, un organe de ventilation (120-126, 136) porté par la cuve (40) et destiné à évacuer le gaz et les vapeurs de carburant de l'intérieur de la cuve lorsque le niveau du carburant liquide dans la cuve (40) s'élève et à retarder ou interrompre pratiquement l'évacuation du gaz et des-vapeurs de carburant lorsque le niveau du carburant dans la cuve (40) atteint un emplacement adjacent à la partie supérieure de la cuve (40) et permet ainsi à la pression du carburant de la cuve (40) d'augmenter à cause du fonctionnement des pompes. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premières ailettes (152) de la première pompe coopèrent au moins avec un canal latéral (154). 6. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les secondes ailettes (148) de la seconde pompe sont adjacentes à la périphérie du rotor unique et coopèrent avec un canal de pompage pour la transmission de carburant à la seconde sortie. 7. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premières ailettes (152) coopèrent avec au moins un canal latéral pour la distribution du carburant de la première entrée à la première sortie et les secondes ailettes (148) sont adjacentes à la périphérie du rotor et coopèrent avec un second canal de pompage pour la transmission du carburant de la cuve (40) par la seconde entrée à la seconde sortie. 8. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de ventilation comporte une soupape (120-126) mobile vers une position d'ouverture afin qu'elle permette le passage du gaz et des vapeurs de carburant vers l'extérieur de la cuve (40) et vers une position de fermeture dans laquelle l'organe de ventilation (120-126) est fermé lorsque le niveau du carburant liquide dans la cuve (40) atteint un emplacement adjacent à la partie supérieure de la cuve (40). 9. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de ventilation (120-126, 136) comporte un siège (122) d'obturateur communiquant avec l'extérieur du récipient, un obturateur (124) pouvant coopérer de façon étanche avec le siège et mobile vers des positions d'ouverture et de fermeture par rapport au siège, et un flotteur (126) raccordé à l'obturateur et dont la construction permet le déplacement de l'obturateur vers la position de fermeture lorsque le niveau du carburant liquide dans la cuve (40) s'élève à un emplacement adjacent à la partie supérieure de la cuve (40). 10. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de ventilation comporte un orifice (136) communiquant à la fois avec l'intérieur et l'extérieur de la cuve (40) et ayant une dimension telle qu'il permet la circulation du gaz et des vapeurs de carburant de la cuve (40) lorsque le niveau du carburant s'élève et jusqu'à ce que le carburant liquide soit au contact de l'orifice (136) et, à ce moment, la quantité d'air et de vapeurs de carburant qui passent par l'orifice (136) est pratiquement nulle et la quantité de carburant liquide qui passe par l'orifice (136) est suffisamment faible pour que la pression du liquide dans la cuve (40) s'élève du fait du fonctionnement des pompes. 11. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un passage de retour de carburant qui débouche à l'intérieur de la cuve afin que le carburant soit renvoyé du moteur à l'intérieur de la cuve, et une soupape associée au passage de retour et destinée à empêcher la circulation du fluide en sens inverse, depuis l'intérieur de la cuve, dans le passage de retour.