Brevet FR2731747A1 — publié le 19960920

La présente invention concerne les circuits de distribution de carburant destinés à des moteurs à combustion interne, et elle concerne plus précisément un régulateur de pression de carburant à la demande, destiné à être utilisé dans de tels circuits de distribution de carburant. On a déjà proposé de transmettre le carburant à un moteur à combustion interne à l'aide d'une pompe de carburant ayant un moteur électrique et commandé en fonction de la pression, et d'une conduite de carburant unidirec- tionnelle ou fonctionnant dans un seul sens, qui raccorde la pompe à un collecteur de carburant et des injecteurs de carburant placés au niveau du moteur. Un problème posé par les circuits de distribution de carburant sans retour du type décrit se pose dans les conditions de maintien à chaud, 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 du carburant dans le collecteur de carburant, s'ajoutant aux conditions de tempé- rature ambiante élevée, provoque une dilatation du carburant piégé dans le collecteur de carburant. L'augmentation de la pression du carburant dans le collecteur de carburant facilite la suppression de la vaporisation du carburant qui pourrait autrement provoquer la formation de bouchon de vapeur lors de la remise en fonctionnement du moteur. Cependant, lorsque le moteur est remis en fonctionnement, la pression du collecteur de carburant diminue brutalement, et peut provoquer une vaporisation du carburant, la formation d'un bouchon de vapeur et un calage du moteur. Il est donc important, dans ces conditions, de maintenir une pression élevée de carburant dans le collecteur de carburant après que le moteur a été mis en fonctionnement et jusqu'à ce que le carburant ait eu la possibilité de se refroidir. L'invention a donc pour objet la réalisation d'un régulateur de pression à la demande permettant un positionnement d'un obturateur de soupape en position ouverte afin qu'une conduite d'alimentation en carburant soit directement couplée au collecteur de carburant et maintienne ainsi une pression élevée dans le collecteur de carburant de manière que la vaporisation du carburant soit évitée, lorsque la température du carburant atteint un niveau préréglé. La présente invention a aussi pour objet la réalisation d'un régulateur de pression à la demande et un circuit de distribution de carburant du type décrit dont la fabrication est moins coûteuse que celle des dispositifs proposés jusqu'à présent. Un régulateur de pression de carburant, destiné à un circuit de distribution de carburant de moteur à combustion interne selon l'invention comporte un diaphragme souple porté à l'intérieur d'un boîtier afin qu'il délimite des première et seconde chambres de part et d'autre du diaphragme. La première des chambres du boîtier comporte une entrée destinée à être raccordée à une source de carburant sous pression, une sortie destinée à être raccordée au collecteur de carburant et aux injecteurs de carburant ou à un autre mécanisme de distribution de carburant au niveau du moteur, et une soupape associée à l'entrée et mobile lorsque le diaphragme se déplace entre les positions d'ouverture et de fermeture de manière que la circulation du carburant dans la première chambre vers le moteur soit réglée. Un élément bimétallique est disposé dans le boîtier raccordé à la soupape et est commandé par la température du carburant présent dans le boîtier afin qu'il positionne l'obturateur en position d'ouverture lorsque la température du carburant dans la première chambre atteint une valeur préréglée (par exemple 88 OC). Ainsi, dans les conditions de température élevée du carburant ou de maintien à chaud, le collecteur de carburant, au niveau du moteur, est directement raccordé à la conduite d'alimentation en carburant afin qu'une pression élevée de carburant soit maintenue et empêche la vapori- sation du carburant, un blocage possible par la vapeur et un calage du moteur. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'élément bimétallique comporte un ressort bimétallique sensible à la température du carburant et destiné à repousser la soupape vers la position d'ouverture. Le ressort peut comprendre un ressort bimétallique à lame monté en porte-à-faux et dépassant du boîtier du régulateur, bien que d'autres configurations de ressorts, par exemple des disques à déclenchement élastique, soient aussi envisagées. Dans un second mode de réalisation de l'invention, l'élément bimétallique comporte un anneau bimétallique fendu qui entoure la soupape dans une chambre annulaire formée dans le boîtier afin qu'il serre la soupape et maintienne ainsi la soupape par frottement en position d'ouverture lorsque le carburant est chaud. Dans tous les cas, lorsque la température du carburant diminue, l'élément bimétallique revient en fonctionnement normal, et le fonctionnement du régulateur de pression à la demande redevient normal. 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 vue schématique d'un circuit de distribution de carburant sans retour comprenant un régulateur de la pression à la demande dans un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation qui recoupe diamétralement le régulateur de pression à la demande du mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est un schéma qui représente un circuit de distribution de carburant sans retour ayant un régulateur de pression à la demande dans un second mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en élévation qui recoupe diamétralement le régulateur de pression dans le circuit de la figure 4; la figure 6 est une vue en plan d'un élément formant une pince bimétallique dans le régulateur de la figure 5; et la figure 7 est une vue en élévation de la pince bimétallique représentée sur la figure 6. La figure 1 représente un circuit 10 de carburant sans retour dans lequel un module 12 de pompe de carburant est monté dans un réservoir 14. Le module 12 comprend un moteur électrique 16 qui reçoit de l'énergie électrique, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un circuit conve- nable de commande de pompe. Le moteur 16 est couplé à une pompe 18 destinée à transmettre du carburant sous pression par un organe collecteur 20 et une conduite 22 d'alimen- tation en carburant d'un régulateur 24 de pression à la demande qui est de préférence monté sur le moteur 26 ou à proximité de celui-ci. La sortie de carburant du régulateur 26 est raccordée à un collecteur 28 de carburant et ainsi à des injecteurs 30 de carburant qui sont commandés indivi- duellement. L'entrée de référence du régulateur 24 est de préférence couplée au collecteur 32 d'admission d'air de combustion du moteur 26. Le module 12 comporte aussi un capteur 34 de niveau de carburant destiné à indiquer le niveau du carburant restant dans le réservoir 14. On se réfère aux figures 2 et 3; le régulateur 24 de pression à la demande comporte un boîtier 36 formé par une enveloppe 38 ayant un bord ouvert serti ou formé d'une autre manière sur la périphérie externe d'une base 40. Un diaphragme souple 42 a un cordon externe 44 retenu par l'enveloppe 38 dans un canal annulaire correspondant 46 placé autour de la périphérie de la base 40. Le diaphragme 42 coopère ainsi avec le boîtier 36 afin qu'il délimite une première chambre 48 entre le diaphragme 42 et la base 40, et une seconde chambre 50 entre le diaphragme 42 et l'enveloppe 38. Un ressort hélicoïdal 52 est retenu en compression à l'intérieur de la chambre 50, entre un organe 54 de retenue de ressort qui coopère avec la partie centrale du diaphragme 42, et une cavité opposée 56 formée dans l'enveloppe 38. Un embout 58 est fixé à l'enveloppe 38 afin qu'il raccorde la chambre 50 au collecteur 32 d'admission d'air du moteur. Les forces appliquées au diaphragme 42, à l'intérieur de la chambre 50, comportent ainsi la somme des forces appliquées par le ressort 52 et la pression agissant sur le diaphragme à partir du collecteur d'admission d'air 32. Il faut évidemment noter que la pression de référence transmise à la chambre 50 peut être obtenue d'autres sources, telles que l'air ambiant, bien que le couplage de la chambre 50 à un collecteur d'admission d'air du moteur soit préféré pour le maintien d'une différence constante de pression de carburant dans les injecteurs 30 (figure 1). Un ensemble 57 à soupape comporte un obturateur 58 en forme de coupelle retenu par un organe 60 dans un trou 62 disposé au centre de la base 40 afin qu'il puisse coulisser. L'obturateur 58 a plusieurs gorges ou encoches longitudi- nales 64 ayant une disposition circonférentielle et espacées angulairement autour de la périphérie externe de l'obtu- rateur. Ces gorges ou encoches 64 coopèrent avec la surface du trou 62 pour la délimitation de nombreux passages de circulation de carburant autour de l'obturateur 58. Une ouverture 66 d'entrée de la soupape est placée à l'extrémité de l'organe 60 de retenue de soupape. Une tête 68 est fixée à une première extrémité de l'obturateur 58. Un arbre 70 dépasse de la tête 68 du côté opposé à l'obturateur 58 et vers le diaphragme 42 à l'intérieur de la chambre 48 du régulateur. Un ressort bimétallique à lame 72 est fixé à une première extrémité au boîtier 40 dans la chambre 48 par une vis 74 et en dépassant en porte-à-faux au- dessus de l'ensemble 57 à soupape. Une fente 76 formée à l'extrémité libre du ressort à lame 72 est placée dans une cavité ou fente annulaire 78 placée à l'extrémité libre de l'arbre 70 et coopère par coulissement avec elle. Une plaque 80 est fixée à la partie centrale du diaphragme 42 dans la chambre 48, et porte un bouton 82 destiné à être en butée contre l'arbre 70 de l'ensemble 57. Un rebord courbe 84 est porté par la base 40 autour de l'arbre 70 afin que le déplacement du diaphragme 42 vers la base 40 soit limité. La base 40 a une forme tronconique autour de l'arbre 70 et constitue un siège conique 86 d'obturateur et un passage annulaire 88 dans la chambre 48. Un ensemble circonférentiel de passages 90 de sortie de carburant dépasse de la chambre 48 vers une cavité annulaire 92 de la base 40 qui communique de préférence avec le collecteur 28 de carburant (figure 1). Pendant le fonctionnement normal, le ressort bimétallique 72 repousse l'ensemble 57 vers le haut contre le diaphragme 42, en s'opposant ainsi à la force combinée du ressort 42 et de la pression de référence régnant dans la chambre 50. Les forces appliquées par les ressorts 52, 72 sont sélectionnées afin que le carburant soit transmis de manière dosée vers le collecteur de carburant en fonction de la demande à se collecteur correspondant au fonctionnement voulu du moteur, et afin qu'une différence constante de pression de carburant (par exemple 3,5 bar) soit maintenue sur les injecteurs 30. Cependant, dans le cas o le carburant de la chambre 48 est chaud, du fait des conditions de maintien à chaud du moteur ou pour d'autres raisons, le ressort bimétallique 72 provoque l'ouverture de la soupape comme représenté sur la figure 2 lorsque la température du carburant atteint le seuil de température du ressort bimétallique (par exemple 88 C). Ainsi, lorsque la tempé- rature du carburant atteint le seuil du ressort bimétallique 72, celui- ci repousse l'ensemble 57 vers le bas sur la figure 2 afin qu'il ouvre la soupape. Ainsi, même dans des conditions de température extrê- mement élevée dans lesquelles la dilatation du carburant soulève le diaphragme 42 de son support 84, le ressort bimétallique 72 empêche l'ensemble 57 de suivre le diaphragme et maintient l'ouverture de la soupape comme indiqué sur la figure 2, indépendamment du fonctionnement du diaphragme. De cette manière, le carburant à la pression de sortie de la pompe 12 est appliqué directement au collecteur de carburant afin qu'il maintienne une pression élevée au niveau du collecteur de carburant et participe à la suppression de la vaporisation du carburant. Lorsque le courant de carburant circulant dans le régulateur 24 refroidit le ressort bimétallique 72, le ressort revient au fonctionnement normal décrit précédemment. Ainsi, le ressort 72 fonctionne automatiquement en ouvrant la soupape du régulateur lorsque la température dépasse le seuil de température auquel les propriétés bimétalliques du ressort commencent à entrer en jeu. La relation fonctionnelle entre le ressort et le débit de carburant d'une part et la température au-dessus du seuil d'autre part, -par exemple linéaire, non linéaire, à gradin, etc.- est déterminée par la réalisation du ressort 72. Les figures 4 à 7 représentent un circuit 100 de distribution de carburant et un régulateur 102 de pression à la demande dans une variante de l'invention. Les références numériques des figures 4 à 7 qui sont identiques à celles des figures 1 à 3 désignent des éléments ou parties identiques. Seules les différences entre le régulateur 102 des figures 4 à 7 et le régulateur 24 des figures 1 à 3 sont décrites en détail. Dans le régulateur 102 représenté sur la figure 5, un ressort hélicoïdal 104 est retenu en compression entre un organe 60 de retenue et un obturateur 58 en forme de cuvette entourant l'entrée 66 de carburant. Le ressort hélicoïdal 104 s'oppose ainsi aux forces appliquées par le ressort 52 et à la pression de l'air provenant du collecteur d'admis- sion d'air du moteur 32 dans la chambre 50 du régulateur. Un ressort bimétallique divisé 106 (figures 5 à 7) est placé à l'intérieur d'une chambre annulaire 108 de la base 40 entourant l'ensemble 57 qui est disposé afin qu'il puisse coulisser dans le trou 62 de la base 40. Pendant le fonc- tionnement normal, lorsque le carburant circulant dans le régulateur 102 le long du ressort 106 est relativement froid, le ressort 106 se dilate comme indiqué sur la figure 5, et l'ensemble 57 à soupape est libre de coulisser dans le trou 62. Ainsi, aux températures normales de fonctionnement, le ressort 106 n'a pas d'effet sur le fonctionnement du régulateur 102. Cependant, lorsque la température du carburant dans le boîtier 36 augmente vers la température de seuil de l'anneau 106, par exemple à une température de 88 OC, l'anneau 106 se ferme autour de l'élément obturateur 58 par friction et vient au contact de la périphérie externe de l'obturateur et retarde ainsi le mouvement de coulissement de l'ensemble à soupape dans le trou 62. Lorsque le moteur démarre, la pres- sion du carburant dans la chambre 48 diminue instantanément à cause du fonctionnement des injecteurs de carburant, et la force appliquée au diaphragme 42 par le ressort 52 suffit pour dépasser les forces de frottement appliquées par l'anneau 106 formant une pince et pour ouvrir la soupape de commande. Ensuite, la coopération par friction de l'anneau 106 suffit au maintien de la soupape en position d'ouverture malgré la force appliquée par le ressort 104 si bien que la pression de sortie de la pompe est directement transmise au collecteur de carburant. Cette augmentation de pression au niveau du collecteur de carburant empêche la vaporisation du carburant, la formation d'un bouchon de vapeur et le calage du moteur, dans les conditions de température élevée. Lorsque le débit de carburant dans le régulateur 102 suffit pour ramener la température du carburant à la plage normale de fonctionnement, l'anneau bimétallique 106 se dilate à nouveau, et le fonctionnement redevient normal. 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. Régulateur de pression destiné à un circuit de distribution de carburant d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier (36) et un diaphragme souple (42) porté à l'intérieur du boîtier (36) afin qu'il délimite une première et une seconde chambre (48, 50) de part et d'autre du diaphragme (42), une première (48) des chambres comprenant un dispositif d'entrée destiné à être raccordé à une source de carburant sous pression, un dispositif de sortie destiné à raccorder le dispositif de distribution de carburant au moteur, et un dispositif à soupape associé au dispositif d'entrée et mobile sous la commande du diaphragme (42) entre des posi- tions d'ouverture et de fermeture afin que la circulation du carburant dans la première chambre (48) soit réglée entre les dispositifs d'entrée et de sortie, et un dispositif (72) placé dans le boîtier (36), couplé au dispositif à soupape et sensible à la température du carburant dans le boîtier (36) afin qu'il positionne le dispositif à soupape en position d'ouverture lorsque la température du carburant dans le boîtier (36) atteint un niveau prédétermine. 2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la température (72) est un dispositif bimétallique couplé au dispositif à soupape. 3. Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif bimétallique (72) comporte un ressort bimétallique sensible à la température du carburant dans le boîtier (36) et destiné à repousser le dispositif à soupape vers la position d'ouverture lorsque la température du carburant dans le boîtier (36) atteint le niveau prédéterminé. 4. Régulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort bimétallique (72) comprend un ressort à lame bimétallique fixé à une première extrémité au boîtier (36) et couplé à l'extrémité opposée au dispositif à soupape. 5. Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif bimétallique comporte une pince bimé- tallique (106) sensible à la température du carburant dans le boîtier (36) et destiné à coopérer avec le dispositif à soupape et à maintenir celui-ci en position d'ouverture. 6. Régulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pince métallique (106) comporte un anneau bimétal- lique fendu placé à l'intérieur d'une chambre annulaire formée dans le boîtier (36) et entourant le dispositif à soupape tout en étant sensible à la température du carburant dans le boîtier (36) afin qu'il se contracte et coopère par frottement avec le dispositif à soupape. 7. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la température (72) comprend un dispositif à ressort sensible à la température et destiné à repousser le dispositif à soupape vers la position d'ouverture. 8. Régulateur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif à ressort placé dans la seconde chambre (50) en coopération avec le dia- phragme (42) et repoussant le dispositif à soupape vers la position d'ouverture. 9. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la température est un dispositif à pince (106) sensible à la température et destiné à coopérer avec le dispositif à soupape et à maintenir le dispositif à soupape en position d'ouverture lorsque la température du carburant dans le boîtier (36) atteint le niveau prédéterminé.