Brevet FR2720118A1 — publié le 19951124

L'invention concerne un circuit de carburant pour moteur à combustion interne, comprenant un réservoir principal de carburant, une cuve placée dans le réservoir ainsi qu'une pompe à turbine et un éjecteur latéral. Lors de la transmission d'un carburant à un moteur, on a utilisé habituellement des pompes volumétriques pour prélever le carburant d'un réservoir et le transmettre au collecteur de carburant et aux injecteurs de carburant d'un moteur. Des pompes à palettes et des pompes à rotor denté ont déjà été utilisées, et elles assurent en général une aspiration importante à l'entrée avec transmission d'une pression positive de sortie. Des éjecteurs latéraux de carburant ont été associés à ces pompes afin qu'ils permettent une évacuation d'une partie du refoulement de la pompe et la dirigent vers un ensemble combiné à éjecteur et venturi. Ce venturi aspire le carburant du réservoir principal et le dirige vers une cuve placée dans le réservoir et destinée à contenir du carburant de réserve. Dans certains cas, un circuit de carburant doit posséder une conduite de retour commandée par un régulateur de pression et destiné à renvoyer l'excès de carburant vers une cuve placée dans le réservoir. Plus récemment, étant donné l'apparition des pompes sensibles à la pression pour le réglage de vitesse, la conduite de retour est devenue superflue. Cependant, il a encore été important d'introduire le carburant dans la cuve, et le venturi et l'éjecteur latéral sont devenus utiles à cet effet, comme pour l'éjecteur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 860 714 délivré le 29 août 1989. La nature même des pompes volumétriques a créé un certain facteur de bruit lors du fonctionnement. Comme ces pompes sont placées dans le réservoir principal de carburant, à l'arrière d'un véhicule, le bruit peut être transmis au compartiment des passagers. Un nouveau type de pompe est devenu utile sous forme de la pompe à turbine rotative. Le rotor, qui possède des ailettes à sa périphérie, tourne dans une chambre annulaire, et le carburant est aspiré dans une section d'entrée et évacué dans une région de sortie distante circonférentiellement. Un inconvénient de la pompe à turbine a été que, lors d'un démarrage à froid, une basse tension est appliquée à la pompe et une faible pression de sortie est transmise par la pompe. Lors d'une utilisation avec un venturi d'éjecteur latéral, de manière classique avec les pompes volumétriques, la distribution du carburant au moteur n'a pas atteint une valeur souhaitable. L'invention a pour objet de créer une période de retard après mise en fonctionnement à froid, qui empêche la circulation vers le venturi de l'éjecteur latéral pendant un temps prédéterminé et permet ainsi à la totalité du refoulement de la pompe d'assurer une alimentation convenable du moteur jusqu'à ce que la tension ait atteint un niveau normal de fonctionnement. L'invention a aussi pour objet la réalisation d'un bottier de pompe à turbine et d'un venturi d'éjecteur latéral assurant le rétablissement de la transmission du carburant après qu'un réservoir principal et une cuve ont été vidés de leur carburant, en d'autres termes, lorsque le véhicule est en panne de carburant. Habituellement, lorsque ce phénomène se produit, l'opérateur se procure une petite quantité d'essence à une station-service et la verse dans le réservoir d'essence. Cette opération donne un faible niveau de carburant dans le réservoir, par exemple de moins de 19 mm. Il est essentiel qu'une pompe à turbine puisse aspirer le carburant avec un niveau aussi faible pour permettre la mise en fonctionnement du moteur et le déplacement jusqu'à une station-service. Ainsi, l'invention concerne une base de pompe de faible hauteur capable de placer les entrées de la pompe à proximité de la base du réservoir. Une pompe à turbine, placée dans une cuve incorporée au réservoir de carburant du véhicule, possède une sortie principale de pompe alimentant le collecteur de carburant d'un moteur. Un venturi d'éjecteur latéral est associé à la pompe principale et l'éjecteur reçoit du carburant sous pression de la pompe à turbine par un passage de dérivation. Une soupape rappelée élastiquement et incorporée au passage de dérivation empêche la circulation depuis la pompe à turbine jusqu'à ce que la sortie de la pompe atteigne une pression prédéterminée, si bien que le débit maximal de sortie de la pompe vers le moteur est obtenu jusqu'à cette pression soit atteinte. La base de la pompe et les entrées de la pompe sont réalisées avec une faible hauteur pour assurer le prélèvement du carburant avec un faible niveau de carburant dans le réservoir principal. 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 i est une coupe par un plan vertical d'un réservoir de carburant et d'une cuve incorporée au réservoir, avec une pompe à turbine et un éjecteur latéral; la figure 2A est une coupe suivant la ligne 2A-2A de la figure 1, représentant une plaque inférieure de pompe; la figure 2B est une coupe symétrique de la figure 2A, suivant la ligne 2B-2B de la figure 1, représentant la plaque supérieure de la pompe; la figure 3 est une coupe de la base de la pompe; la figure 4 est une coupe agrandie de la base de la pompe formée de deux éléments; la figure 5 est une coupe de la base de la pompe ayant tourné par rapport aux figures 1 à 4 afin que l'entrée de la pompe à turbine apparaisse; et la figure 6 est une coupe de la base de la pompe de la figure 1 avec un clapet de retenue assurant un retard dans le passage de l'éjecteur. On se réfère maintenant aux dessins sur lesquels la figure 1 représente en élévation et en coupe partielle, un réservoir principal de carburant ayant une paroi inférieure 20 et une paroi supérieure 22. Une cuve placée dans le réservoir est formée d'un boîtier 24 de base en appui sur le fond 20 et possédant une paroi inférieure en saillie 26 ayant une ouverture 28 munie d'un flasque. Un boîtier supérieur 30 a un organe incliné 34 de fermeture ayant un flasque 36 et est monté télescopiquement sur la paroi inférieure 24. L'organe supérieur de fermeture 34 a un organe solidaire 40 de montage de sortie comprenant une partie 42 qui dépasse vers le bas et une partie 44 qui dépasse vers le haut. Un passage de sortie de pompe de cet organe de montage aboutit à un orifice de sortie 46. Les boîtiers télescopiques 24 et 34 forment ce qu'on appelle une cuve incorporée au réservoir" et, dans cette cuve, une pompe électrique à turbine est incorporée. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916 de C.H. Tuckey représente et décrit une telle pompe à turbine. Sur la figure 1, une rondelle 50 de fixation de filtre fixe un filtre à sac 52 de carburant sur le flasque entourant l'ouverture 28. Le filtre se trouve sur le fond du réservoir au-dessous de la paroi inférieure en saillie 26 du boîtier 24. Des ouvertures 54 formées au fond du boîtier 24 permettent l'entrée de carburant dans le filtre 52. Une rondelle 60 d'étanchéité est en appui à la périphérie de l'ouverture 28 ayant le flasque et cette rondelle supporte un anneau 62 de base d'un manchon 64 d'un filtre formant une enveloppe ayant un anneau supérieur 65. Des raccords verticaux, dont l'un est désigné par la référence 66, sont placés entre l'anneau 62 de base et l'anneau supérieur 65. Le manchon 64 de filtre est placé entre l'anneau de base 62 et l'anneau supérieur 65 et il est utilisé pour la filtration du carburant allant de la cuve à l'entrée de la pompe. Un boîtier 68 de base de pompe (aussi représenté sur les figures 1 et 3) est en appui à la périphérie interne de l'anneau 62 et possède un épaulement annulaire 69. La pompe a une enveloppe 70 d'étanchéité, repoussée autour d'un joint torique 72 au niveau de l'épaulement 69 de la base 68, et coopérant de façon étanche, à la partie supérieure 73, avec le boîtier 74 de sortie de la pompe. Ce boîtier 74 a un passage 76 de sortie de la pompe. La pompe placée dans l'enveloppe 70 comporte un élément de turbine entraîné par un arbre 83 d'une armature de moteur 84. On se réfère au brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n0 5 257 916 qui décrit une pompe du type représenté sur la figure 1. Un raccord 90 fermé de manière étanche aux deux extrémités permet l'entrée à la sortie 76 de la pompe à une extrémité et dans un organe 40 de montage de sortie de la partie 42 qui dépasse vers le bas. L'élément 80 de turbine tourne avec sa périphérie qui se déplace dans un canal annulaire de pompage formé d'un c8té par un bottier supérieur 100 et de l'autre c8té par un canal annulaire formé à la surface supérieure du bottier 68 de base de la pompe. Les figures 2A et 2B représentent, suivant les lignes 2A-2A et 2B-2B de la figure 1, ces canaux respectifs 102 dans le bottier 68 et 104 dans le bottier 100. Dans chaque canal, un ensemble circonférentiel de gorges 105 d'orientation générale radiale est formé radialement vers l'intérieur depuis le canal 102 ou 104 de pompage (figures 2A, 2B). Un orifice 110 d'entrée est formé dans la base 68 et un orifice 112 de sortie de pompe de cette base débouche dans un passage 114 de dérivation d'éjecteur latéral (figure 3). Le passage 116 de sortie de pompe principal débouche dans la chambre de l'armature et à la sortie 76 de la pompe principale, dans le bottier supérieur 100. Dans le bottier de base 68, le passage 114 (figure 4) rejoint une ouverture 118 dans laquelle est formé un orifice d'éjecteur qui débouche dans un tube 122 à venturi monté dans un alésage 123. Une chambre 124 d'entrée de pompe comporte une soupape de pied 126 qui admet le carburant du filtre à la base de la cuve 24 vers le tube 122 à venturi. L'éjecteur 120 et le tube 122 à venturi sont coaxiaux et parallèles à la base du réservoir de carburant. Sur les figures 4 et 5, le boîtier 68 de base de la pompe représentée sur la figure 3 comporte deux plaques 168 et 170. Par ailleurs, la base est identique. Une entrée 110 de pompe est alignée sur un passage d'entrée 172 représenté sur la figure 5, mais ce passage est le même dans la base 68 en une seule pièce. L'ensemble à soupape de pied est formé d'un anneau 190 retenu par un anneau à bride 192. La figure 6 représente une variation de structure dans laquelle la sortie 112 de carburant de l'éjecteur a un siège de clapet. Un clapet 202 en forme de dôme, repoussé par un ressort hélicoïdal 204, est placé contre le siège 200. Le ressort 204 est étalonné à une valeur prédéterminée afin qu'il s'ouvre et transmette le carburant de sortie de la pompe à l'éjecteur 120 uniquement lorsque cette valeur est atteinte. Ce montage assure, dans des conditions de faible tension et de démarrage à froid, la transmission du carburant de la sortie de la pompe au moteur avant que l'éjecteur latéral ne commence à fonctionner. Comme l'indique la figure 1, l'axe central coaxial du venturi 122 et de l'éjecteur 120 se trouve au-dessus du fond du réservoir à une distance D qui est inférieure ou égale à environ 16,5 mm. L'ensemble de la construction de base de l'ensemble de la pompe est réalisé afin que cette faible dimension D soit obtenue à l'entrée 172 de la pompe (figure ). Lorsque le réservoir est presque totalement vide parce qu'il n'a pas été rempli d'essence, l'opérateur peut obtenir habituellement 4 ou 5 1 d'essence à une station-service et les vider dans le réservoir d'essence. Cette quantité donne au fond du réservoir un niveau de carburant d'environ 19 à mm. Il est donc essentiel que le carburant soit disponible à l'entrée de la pompe pour la mise en fonctionnement du moteur et pour que le véhicule puisse atteindre une source de remplissage du réservoir. On considère maintenant le fonctionnement de ce circuit de carburant. Avec l'ensemble décrit comprenant la pompe et la cuve placée dans le réservoir, une pompe à turbine possède un rotor qui travaille dans un canal formé à sa périphérie. La pompe à turbine est aussi associée à une sortie d'éjecteur latéral par laquelle le carburant de la turbine est dérivé vers une sortie principale de carburant rejoignant le moteur, et une partie du carburant est dirigée vers l'éjecteur latéral qui débouche dans un venturi. L'action de l'éjecteur aspire le carburant du réservoir principal et le transmet à la cuve. Dans des conditions de démarrage à froid et de basse tension, la pompe à turbine 80 qui travaille dans les canaux opposés formés dans le corps 68 et le boîtier supérieur 100 transmet suffisamment de carburant pour que le moteur soit alimenté, de même que l'éjecteur latéral 120. Cette considération s'applique même lorsque les canaux ont la disposition circonférentielle totale de gorges radiales représentée sur les figures 2A et 2B. Si la pompe à turbine n'a pas une disposition circonférentielle complète de gorges radiales comme indiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916, il peut être souhaitable d'interposer un clapet à retard 202 entre la sortie de la pompe et l'éjecteur latéral comme représenté sur la figure 6. Dans cette disposition, le refoulement maximal de la pompe est transmis directement au moteur. Lorsque la pression atteint une valeur prédéterminée telle que la force du ressort 204 représenté sur la figure 6 est dépassée, le carburant transmis par la pompe s'écoule vers le moteur ainsi que vers l'éjecteur latéral 120 et commence à remplir la cuve. Le manchon 64 formant l'enveloppe de filtre entoure l'entrée 172 de la pompe sur la figure 5 et filtre le carburant lorsqu'il passe de la cuve vers l'entrée 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. Pompe de carburant à moteur électrique destinée à être placée dans un réservoir de carburant d'un véhicule, caractérisée en ce qu'elle comprend: un boîtier (74) comprenant une sortie principale (76) de carburant et une entrée principale de carburant débou- chant à l'extérieur du boîtier afin qu'elle soit immédia- tement adjacente à son fond et immédiatement adjacente au fond du réservoir de carburant après installation dans le réservoir, un moteur électrique (84) placé dans le boîtier et comprenant un rotor et un dispositif d'application de l'énergie électrique au moteur afin que le rotor tourne dans le boîtier, et une pompe à turbine (80) placée dans le boîtier et comprenant une roue couplée au rotor et destinée à tourner avec lui et ayant à sa périphérie un groupe circonférentiel d'ailettes, et un canal courbe de pompage (102, 104) entourant la périphérie de la roue et communiquant avec la sortie principale de carburant et une entrée de carburant de pompe à turbine (110, 172) couplée au canal de pompe commu- niquant avec l'extérieur du boîtier en position immédia- tement adjacente au fond de celui-ci et en position immédiatement adjacente à la partie inférieure du réservoir de carburant lorsque la pompe est installée dans ce réservoir, la pompe ayant un boîtier de base (24) qui contient l'entrée principale de carburant, une sortie secondaire de carburant placée dans le boîtier de base (24) et commu- niquant avec le canal de pompage, un éjecteur (120) placé à la sortie secondaire de carburant, un passage à venturi (122) ayant une extrémité de sortie débouchant à l'extérieur du boîtier et une extrémité d'entrée opposée axialement à l'éjecteur (120), le passage à venturi (122) communiquant avec l'entrée principale de carburant, si bien que le carburant à la sortie de la pompe à turbine, par la sortie secondaire débouchant dans l'éjecteur (120), aspire le carburant dans le passage à venturi (122) et par l'intermédiaire de l'entrée principale et refoule le carburant à l'extrémité de sortie du passage à venturi (122). 2. Pompe de carburant selon la revendication 1, asso- ciée à un réservoir principal de carburant d'un véhicule, ayant une cuve placée dans le réservoir principal de carburant, caractérisée en ce que la pompe de carburant est montée sur le boîtier de base (24) dans la cuve, l'extrémité de sortie du passage à venturi (122) débouchant dans la cuve, la pompe à turbine ayant une entrée de carburant qui communique avec l'intérieur de la cuve, si bien que le carburant de la sortie secondaire de la pompe à turbine passe dans l'éjecteur (120) et dans le passage à (122) et aspire le carburant de l'entrée principale et le déplace dans la cuve. 3. Pompe de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la sortie de carburant secondaire formée dans la base comprend un passage en L (114) ayant une première extrémité au niveau du canal de pompage et une seconde extrémité au niveau de l'éjecteur (120), le passage à venturi (122) de la base étant aligné axialement sur l'éjecteur (120), l'extrémité d'entrée du passage à venturi (122) étant placée au-dessus de l'entrée principale de carburant, si bien que le carburant provenant de l'éjecteur (120) débouche à l'extrémité d'entrée du passage à venturi (122) et aspire le carburant de l'entrée principale et le déplace dans le venturi (122). 4. Pompe de carburant selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une soupape de pied (126) est montée dans la base et permet un passage unidirectionnel vers l'entrée principale de carburant. 5. Pompe de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'entrée principale de carburant est montée dans le boîtier de base ('24) en position directement adjacente à la partie inférieure du réservoir principal de carburant, et l'éjecteur (120) et l'extrémité d'entrée du passage à venturi (122) sont alignés en direction pratiquement horizontale au-dessus de l'entrée principale de carburant, l'axe de l'éjecteur (120) et le passage à venturi (122) étant disposés à une distance inférieure ou égale à 16,5 mm au-dessus du fond du réservoir principal de carburant. 6. Pompe de carburant selon la revendication 5, caractérisée en ce que le boîtier de base (24) comprend une première plaque (168) à canal de pompage placée sous la roue de la pompe à turbine, et une seconde plaque (170) de base placée au- dessous de la première plaque (168) et ayant la sortie secondaire de carburant, l'éjecteur (120) et le passage à venturi (122) étant formés dans cette plaque. 7. Pompe de carburant selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un filtre à sac (52) est placé à la partie inférieure du réservoir de carburant et a une sortie débouchant à l'entrée principale de carburant. 8. Pompe de carburant selon la revendication 7, caractérisée en ce que le réservoir principal de carburant comporte une cuve ayant une paroi inférieure (26) au-dessus du filtre à sac (52), la paroi inférieure ayant une ouverture (28) disposée afin qu'elle loge le boîtier de base de la pompe et le positionne. 9. Pompe de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier de la pompe comprend un boîtier d'entrée de base et un boîtier de sortie supérieur, raccordés par une coquille cylindrique étanche qui les entoure, l'entrée principale étant placée dans le boîtier de base (24), une enveloppe cylindrique de filtre entourant la coquille, étant formée d'un matériau de filtration de carburant et ayant une partie entourant l'entrée de la pompe à turbine dans le boîtier d'entrée de base de manière que le carburant circulant de la cuve vers l'entrée de la pompe à turbine soit filtré. 10. Pompe de carburant selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe à turbine comporte aussi un groupe circonférentiel de gorges (105) d'orientation géné- rale radiale de chaque côté de la roue, communiquant avec le canal de pompage et disposées de façon générale radialement vers l'intérieur de la périphérie de la roue. 11. Pompe de carburant selon la revendication 2, caractérisée en ce que, lorsque la pompe de carburant est installée dans un réservoir de carburant, l'ouverture (28) d'entrée du canal de la pompe est à une distance inférieure ou égale à environ 16,5 mm du fond du réservoir.