Brevet FR2730526A1 — publié le 19960814

La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'alimentation en carburant de moteurs à combustion interne sur véhicules automobiles. Comme représenté schématiquement sur la figure 1 annexée, les systèmes classiques d'alimentation en carburant de moteurs à combustion interne comprennent une pompe 10 qui prélève le carburant dans un réservoir 12, et dirige ce carburant vers la zone d'utilisation, soit généralement vers les injecteurs 14, par l'intermédiaire d'une tuyauterie d'alimentation 16. Le carburant en excès est retourné vers le réservoir 12 à l'aide d'une tuyauterie de retour 18. La pompe 10 comprend généralement un filtre amont 11. De plus un filtre aval 13 est généralement placé en sortie de la pompe 10, sur la tuyauterie 16 d'alimentation. Cette disposition classique, dite en boucle, représentée sur la figure 1, présente l'inconvénient de conduire à un réchauffement du carburant passant par la zone d'utilisation 14 et ramené au réservoir 12 par le conduit de retour 18. Pour éviter ce réchauffement du carburant et diminuer par conséquent les émissions de vapeurs du carburant accumulées dans le réservoir 12, il a été proposé, comme schématisé sur la figure 2, des systèmes d'alimentation dits en cul de sac, dans lesquels la conduite de retour 18 est supprimée. Dans ce cas, comme on l'a schématisé sur la figure 2, un régulateur de pression 20 travaillant en dérivation est de préférence intégré sur la conduite d'alimentation 16. Ce régulateur de pression 20 assure le retour du carburant en excès, vers le réservoir 12. Ce régulateur de pression 20 a son entrée reliée à la conduite d'alimentation 16, généralement en aval du filtre 13, par un conduit de dérivation 15. La sortie du régulateur 20 débouche dans le réservoir 12. De tels systèmes ne donnent cependant pas totalement satisfaction. Ils s'avèrent assez complexes dans leur structure et ne permettent pas toujours d'obtenir une stabilité suffisante dans la pression délivrée aux injecteurs 14. Comme cela est schématisé sur la figure 3, on a également proposé d'autres systèmes d'alimentation en cul de sac ne comportant pas de conduit 15, ni de régulateur de pression 20 en dérivation, mais dans lesquels l'alimentation électrique de la pompe 10 est contrôlée par un capteur 22 sensible à la pression qui règne dans la conduite d'alimentation 16 reliée à la sortie de la pompe. Le module 24 d'alimentation de la pompe 10, piloté par le capteur 22, est conçu pour imposer une pression en sortie de la pompe 10 égale à la pression d'utilisation requise au niveau des injecteurs 14.Des systèmes conformes à la figure 3 sont décrits par exemple dans les documents US-A-5237975, EP-A-0024645, EP-A-0423636, EP-A-0289210 et WaA-88/01344. Cette solution présente certes l'avantage de réduire la quantité de carburant transitant par la pompe ainsi que la quantité de carburant passant à travers le filtre. Cependant elle ne donne pas totalement satisfaction. D'une part, elle exige un capteur 22 de coût élevé en raison de la précision de mesure requise. D'autre part, elle ne conduit pas toujours à une régulation de pression satisfaisante. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les dispositifs d'alimentation en carburant connus. Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne comprenant une pompe conçue pour puiser du carburant dans un réservoir, une conduite d'alimentation conçue pour conduire le carburant de la sortie de la pompe vers un site d'utilisation et un régulateur de pression monté en dérivation de la conduite d'alimentation au niveau de l'entrée de celle-ci, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un régulateur détendeur placé en série sur la conduite d'alimentation, en amont du site d'utilisation du carburant. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - les figures 1 à 3 précédemment décrites illustrent l'état de la technique, - la figure 4 représente schématiquement, sous forme de blocs fonctionnels, un système d'alimentation conforme à la présente invention, - la figure 5 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un régulateur de pression susceptible d'être utilisé dans le cadre de la présente invention, - la figure 6 représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un régulateur détendeur susceptible d'être utilisé dans le cadre de la présente invention, et - les figures 7 et 8 représentent des vues schématiques en coupe axiale de deux variantes de réalisation de clapet de décharge intégré dans un étage de sortie de pompe et tenant lieu de régulateur de pression. On aperçoit sur la figure 4 annexée, un ensemble comprenant un réservoir de carburant 12, une pompe 10 associée à un filtre amont 11, et une conduite d'alimentation 16 reliée à la sortie de la pompe 10 et conçue pour diriger du carburant vers un site 14 d'utilisation, par exemple une rampe d'injecteurs. On notera à l'examen de la figure 4 que selon l'invention, le système comprend en outre un régulateur de pression 30 monté en dérivation de la conduite 16, en entrée de celle-ci et un régulateur détendeur 50 placé en série sur la conduite d'alimentation 16, en amont du site d'utilisation 14. Le réservoir de carburant 12 et la pompe 10, de préférence électrique, peuvent faire l'objet de nombreuses variantes. Ceux-ci ne seront donc pas décrits plus en détail par la suite. Le régulateur de pression 30 a pour fonction de réguler au moins grossièrement la pression règnant dans la conduite 16 en amont du régulateur détendeur 50. On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, la structure d'un tel régulateur 30 illustré schématiquement sur la figure 5 annexée. Selon cette représentation le régulateur 30 comprend un corps 31, généralement cylindrique de révolution autour d'un axe vertical 32. Le corps 31 est pourvu d'une collerette 33 ou nervure en saillie sur sa surface extérieure, sensiblement à mi-hauteur. Le corps 31 est scindé en deux chambres par une membrane 34, souple, transversale à l'axe 32. La périphérie extérieure de la membrane 34 est fixée de façon étanche sur la surface interne du corps 31. A cette fin, de préférence, la périphérie extérieure de la membrane 34 est pincée sur le corps 31 au niveau de la collerette 33. La chambre supérieure 35 délimitée dans le corps 31 par la membrane 34, reçoit un ressort 36. Le cas échéant, cette chambre 35 peut être reliée à la pression atmosphérique par un passage traversant le corps 31. Un tel passage est représenté sous la référence 37 sur la figure 5. La chambre inférieure 38 située de l'autre côté de la membrane 34 reçoit un tube 39 en saillie, centré sur l'axe 32. Ce tube 32 se prolonge sur l'extérieur du corps 31 sous forme d'un embout 40. Le tube 39 est relié de façon étanche au corps 31. Le sommet 41 du tube interne 39 est situé à proximité de la membrane 34, plus précisément en regard d'un obturateur 42 supporté par celle-ci. L'homme de l'art comprend qu'ainsi le ressort 36 pousse l'obturateur 42 contre le sommet du tube 39, pour obturer celui-ci. En outre, la chambre inférieure 38 est reliée à l'extérieur par des passages traversants 43 formés dans le corps 31 à la base de celui-ci, autour de l'embout 40. De préférence, il est prévu ainsi plusieurs passages traversants 43 équi-répartis autour de l'axe 32. Ces passages 43 débouchent dans une chambre en communication avec la conduite 16, tandis que la sortie de l'embout 40 débouche dans le réservoir 12, par exemple dans un bol de réserve dans lequel aspire l'entrée de la pompe 10. Lorsque la pression du carburant dans la conduite 16, à la sortie de la pompe 10, (pression qui correspond à celle du carburant acheminé dans la chambre inférieure 38, par l'intermédiaire des passages 43), est inférieure à la pression de tarage du ressort 36, l'obturateur 42 est plaqué contre le sommet du tube 39. Ainsi le carburant ne peut s'écouler de la chambre inférieure 38, vers l'extérieur, par l'intermédiaire du tube 39. En revanche, lorsque la pression du carburant dans la chambre 38 et par conséquent la pression du carburant à la sortie de la pompe 10, dans la conduite 16, devient supérieure à la pression de tarage du ressort 36, la membrane 34 et l'obturateur 42 sont écartés du sommet 41 du tube 39. Le carburant peut alors s'écouler de la chambre inférieure 38 vers l'embout 40, par le tube 39. Le carburant en excès est ainsi reconduit vers le réservoir 12. L'homme de l'art comprendra aisément que ce régulateur 30 permet par conséquent de maintenir une pression au moins sensiblement constante à l'entrée de la conduite 16. Le corps 31 est pourvu sous la collerette 33 d'une gorge 44 annulaire conçue pour recevoir un joint annulaire, assurant l'étanchéité entre le corps 31 et la surface interne de la chambre en liaison avec la conduite 16. Le régulateur détendeur 50 est, comme indiqué précédemment, placé en série sur la conduite d'alimentation 16 entre la pompe 10 et le site d'utilisation en carburant 14. Le régulateur détendeur 50 peut faire l'objet de différents modes de réalisation. On a illustré sur la figure 6, un mode de réalisation préférentiel. On aperçoit sur cette figure 6, un régulateur détendeur 50 comprenant un boîtier 51 divisé en deux chambres 52, 53 par une membrane déformable 54 sensible à la pression. Plus précisément, une première chambre 52 loge un ressort taré 55 qui sollicite la membrane 54. La seconde chambre 53 possède une entrée 56 formée sur un embout 57 et au moins une sortie 58. En outre, l'entrée 56 est contrôlée par un clapet 59. Ce clapet 59 possède un élément mobile 61 lié à la membrane 54 et qui coopère avec un siège 62 lié au boîtier 51. La membrane 54 est sollicitée d'un côté par le ressort taré 55 et de l'ordre côté par la pression du carburant régnant dans la chambre 53. Le clapet 59 prévu sur l'entrée 56 s'ouvre lorsque la pression dans la chambre 53 est inférieure à la force de tarage du ressort 55 et au contraire le clapet 59 se ferme lorsque la pression dans la chambre 53 devient supérieure au tarage du ressort 55. Ainsi, le régulateur détendeur 50 permet d'obtenir une pression constante dans la chambre 53. L'embout 57 qui forme l'entrée 56 est relié à la partie du conduit d'alimentation 16 provenant de la pompe 10. La sortie 58 est quant à elle dirigée vers le site d'utilisation 14 par tout raccordement approprié. L'homme de l'art comprendra aisément que le régulateur détendeur 50 permet de délivrer une pression de carburant sensiblement constante à la rampe d'injecteurs 14. Bien entendu, il est nécessaire de prévoir des éléments d'étanchéité au niveau des raccordements entre l'embout 57 formant l'entrée 56 et la conduite d'alimentation 16 d'une part, et entre les sorties 58 et la tuyauterie allant sur le site d'utilisation 14, par exemple une rampe d'injecteurs, d'autre part. La pression de tarage du régulateur de pression 30 est supérieure à la pression d'utilisation requise en sortie du régulateur détendeur 50. De préférence, la pression de tarage du régulateur de pression 30, qui correspond à la pression régnant dans la conduite d'alimentation 16 en amont du régulateur détendeur 50, est supérieure d'au moins 200 mbars à la pression requise sur le site d'utilisation 14 qui correspond également à la pression de tarage du régulateur détendeur 50. Le système comprend de préférence, et de façon connue en soi, un filtre 13 sur la conduite d'alimentation 16. Le filtre 13 peut être situé en aval du régulateur de pression 30 comme illustré sur la figure 4, ou en variante en amont de ce régulateur de pression 30, ce qui permet de compenser la perte de charge éventuelle et variable du filtre 13 (par colmatage), sans augmenter l'écart de pression nécessaire au bon fonctionnnement du régulateur détendeur 50. Le régulateur de pression 30 et/ou le filtre 13 peuvent chacun être placés soit à l'intérieur du réservoir 12, soit à l'extérieur du réservoir 12, soit encore sur une paroi de celui-ci. De préférence, le régulateur détendeur 50 est situé sur le site d'utilisation, soit de préférence sur la rampe d'injecteurs 14. Dans la mesure où le régulateur détendeur 50 situé à proximité du site d'utilisation 14 définit directement la pression d'utilisation, on peut utiliser des conduits d'alimentation 16 de sections plus faibles que dans les systèmes classiques, sans crainte d'influences néfastes occasionnées par d'éventuelles pertes de charge en ligne. Le régulateur détendeur 50 joue également le rôle d'amortisseur de pulsations de pression. La chambre 52 logeant le ressort de tarage 55 du régulateur détendeur 50, peut être une chambre fermée comme illustré sur la figure 6, ou encore une chambre ouverte permettant de placer cette chambre 52 à une pression de référence, par exemple la pression atmosphérique ou encore la pression du collecteur d'admission. 1l en est de même pour la chambre 35 du régulateur de pression 30. Cette chambre 35 peut en effet être placée à la pression du réservoir de carburant ou à la pression atmosphérique par l'intermédiaire des passages 37. L'application de la référence de pression du collecteur d'admission sur le régulateur détendeur 50 permet de travailler avec un écart de pression au moins sensiblement constant entre la pression du collecteur d'admission et la pression dans le site d'utilisation 14, et par conséquent permet de conserver les calibrations et stratégies classiques du contrôle moteur. De façon connue en soi, I'ensemble de puisage comprenant la pompe 10 peut être équipé d'un système de jaugeage de carburant. L'invention concerne également les réservoirs équipés du système d'alimentation précité. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi selon une variante de réalisation, le régulateur de pression 30 peut être formé d'un clapet de décharge associé à la sortie de la pompe 10, par exemple intégré dans l'étage de sortie de la pompe 10 pour être placé fonctionnellement en dérivation de la conduite 16. On a représenté sur la figure 7 une première variante de réalisation d'un tel clapet de décharge 30 intégré dans l'étage de sortie de la pompe 10. Selon la figure 7, il s'agit d'un clapet à siège fixe (tarage par enfoncement de la pièce de rétention). On a représenté sur la figure 8 une seconde variante de réalisation d'un tel clapet de décharge 30 intégré dans l'étage de sortie de cla pompe 10. Selon la figure 8, il s'agit d'un clapet à siège mobile (faisant également office de système de rétention). Les structures des clapets de décharge représentées sur les figures 7 et 8 sont bien connues de l'homme de l'art. Elles ne seront donc pas décrites plus en détail par la suite. On notera que dans le cadre de la présente invention la pompe 10 doit être alimentée en continu et être calibrée pour fournir en sortie une pression supérieure aux seuils de tarage du régulateur de pression 30 et du régulateur détendeur 50 et fournir un débit au moins égal à la consommation maximale des injecteurs 14. La présente invention permet notamment de réutiliser la même pompe dans différentes configurations de motorisation (débit, pression sur le site d'utilisation 14), puisqu'elle permet d'éviter de grandes variations de pression en sortie de pompe. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en carburant de moteur à combustion interne comprenant une pompe (10) conçue pour puiser du carburant dans un réservoir (12), une conduite d'alimentation (16) conçue pour conduire le carburant de la sortie de la pompe (10) vers un site d'utilisation (14) et un régulateur de pression (30) montée en dérivation de la conduite d'alimentation (16) au niveau de l'entrée de celle-ci, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un régulateur détendeur (50) placé en série sur la conduite d'alimentation (16), en amont du site d'utilisation du carburant (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le seuil de tarage du régulateur de pression (30) est supérieur à celui du régulateur détendeur (50). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le seuil de tarage du régulateur de pression (30) est supérieur d'au moins 200mbars à celui du régulateur détendeur (50) 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le régulateur détendeur (50) comprend un boîtier (51) divisé en deux chambres (52, 53) par une membrane (54) sensible à la pression, l'une des chambres possédant au moins une entrée (56) contrôlée par un clapet (59) et une sortie (58). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'entrée (56) du régulateur détendeur (50) est reliée à la sortie de la conduite d'alimentation (16) tandis que la sortie du régulateur détendeur (50) est reliée au site d'utilisation (14). 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le régulateur détendeur (50) possède une chambre (52) fermée qui loge un ressort taré (55). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le régulateur détenteur (50) possède une chambre (52) qui loge un ressort taré (55) et qui possède une ouverture permettant de relier cette chambre (52) à une pression de référence, par exemple la pression atmosphérique ou la pression d'un collecteur d'admission. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le régulateur détendeur (50) est situé près du site d'utilisation (14), avantageusement sur une rampe d'injecteurs. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le régulateur de pression (30) comprend un boitier (31) divisé en deux chambres (35, 38) par une membrane (34) sensible à la pression, l'une des chambres possédant au moins une entrée (43) et une sortie (40) contrôlée par un clapet (42). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que l'entrée (43) du régulateur de pression (30) est reliée à l'entrée de la conduite d'alimentation (16) tandis que la sortie (40) de ce régulateur (30) est reliée au réservoir de carburant (12). 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que le régulateur de pression (30) possède une chambre (35) fermée qui loge un ressort taré (36). 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que le régulateur de pression (30) possède une chambre (35) qui loge un ressort taré (36) et qui possède une ouverture permettant de relier cette chambre (35) à une pression de référence, par exemple la pression atmosphérique ou la pression du réservoir de carburant. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le régulateur de pression (30) est formé d'un clapet de décharge. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le clapet de décharge (30) est intégré dans l'étage de sortie de la pompe (10). 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend un filtre (13) situé en amont du régulateur de pression (30) sur la conduite (16) reliée à la sortie de la pompe (10). 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend un filtre (13) situé en aval du régulateur de pression (30) sur la conduite (16) reliée à la sortie de la pompe (10). 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le régulateur détendeur (50) est adapté pour s'ouvrir lorsque la pression de carburant à sa sortie (58) devient inférieure à une pression de tarage. 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que le régulateur de pression (30) est adapté pour s'ouvrir lorsque la pression de carburant à son entrée (43) devient supérieure à une pression de tarage. 19. Réservoir équipé d'un dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 à 18.