Brevet FR2750742A1 — publié le 19980109

La présente invention concerne les régulateurs de pression et, plus précisément, un régulateur de la pression à la demande du carburant d'un moteur à combustion interne. Dans de nombreux moteurs ayant des circuits d'injection de carburant, il est souhaitable de transmettre le carburant liquide à l'injecteur ou aux injecteurs de carburant à une pression pratiquement constante. Dans le cas d'un circuit de distribution de carburant du type sans retour, lorsque le moteur ne consomme pas de carburant, le carburant reste dans les conduites de carburant, le régulateur de pression et le distributeur de carburant raccordé aux injecteurs. Dans les conditions normales de fonctionnement, le distributeur de carburant s'échauffe et a tendance à chauffer le carburant si bien que celui-ci se dilate. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 458 104 décrit un régulateur de pression de carburant à accumulation ayant un diaphragme qui peut être déplacé afin qu'il permette une dilatation du carburant. Ce circuit comprend une référence de distributeur destinée à maintenir une perte de charge constante au niveau des injecteurs de carburant. Dans ce circuit, lorsque le diaphragme se rompt, du carburant liquide peut être émis par le régulateur dans le collecteur ou d'autres éléments chauffés du moteur en créant une situation potentiellement dangereuse. Pour éviter ce danger, il faut deux diaphragmes pour empêcher l'émission du carbu- rant du régulateur sur le collecteur chauffé ou d'autres éléments du moteur chaud si le premier diaphragme se rompt. Dans d'autres circuits, le régulateur de pression de carburant a une référence égale à la pression atmosphérique ou proche de celle-ci. D'autres propriétés sont aussi nécessaires à ces régulateurs de pression de carburant pour empêcher l'émission du carburant par le régulateur et sur les éléments chauffés du moteur. En outre, dans les circuits connus, un ressort a été utilisé pour le rappel du dia- phragme mais, lorsque l'ensemble s'échauffe, la force élastique diminue à cause de l'élévation de température et permet au diaphragme de se déplacer plus facilement et donc d'augmenter encore le volume de la chambre de carburant du régulateur de pression. Cette plus faible force élastique réduit la pression à laquelle le carburant est transmis aux injecteurs et affecte donc de manière nuisible les perfor- mances des injecteurs de carburant et donc du moteur. Une soupape est associée à un régulateur de pression de carburant ayant des chambres de liquide et de gaz sépa- rées par un diaphragme de manière que le liquide ne puisse pas sortir de la chambre de gaz et de manière que la circulation du gaz vers la chambre de gaz et hors de celle- ci soit réglée. La soupape permet l'écoulement du gaz dans la chambre de gaz lorsque la pression dans cette chambre est inférieure à la pression des gaz à l'extérieur du régulateur et empêche la circulation du liquide et du gaz de l'inté- rieur de la chambre de gaz vers l'extérieur du régulateur. Ainsi, dans les conditions normales de fonctionnement, lorsque la chambre de gaz s'échauffe, la pression du gaz dans la chambre augmente et exerce sur le diaphragme une force qui a tendance à augmenter et mieux régler la pression du carburant liquide dans la chambre de liquide à laquelle ce carburant est évacué du régulateur. Cette augmentation de pression agissant sur le diaphragme compense la réduction de force élastique agissant le diaphragme et due à l'augmen- tation de température si bien qu'une pression constante de distribution de carburant est maintenue aux injecteurs de carburant du moteur. Dans un autre mode de réalisation, la soupape est formée avec un passage d'évacuation d'air qui permet la circulation gazeuse de l'intérieur de la chambre de gaz vers l'extérieur du boîtier tout en empêchant la circulation du fluide de la chambre de gaz lorsque le diaphragme se rompt. Dans ce mode de réalisation, la pression dans la chambre de gaz reste pratiquement la même que la pression des gaz à l'extérieur du boîtier. Dans tous les modes de réalisation, lorsque le dia- phragme du régulateur se rompt, la soupape empêche la circu- lation du liquide dans la chambre de gaz vers l'extérieur du boîtier. Ainsi, l'invention élimine la nécessité de l'utilisation d'un second diaphragme "de secours". D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention sont la réalisation d'un régulateur de pression de carburant à la demande qui compense la réduction de la force élastique agissant sur le diaphragme lors d'une augmentation de température à l'intérieur du régulateur afin qu'une pression constante de sortie de carburant soit conservée, qui maintient la pression dans la chambre de gaz à une valeur supérieure ou égale à la pression des gaz à l'extérieur du régulateur, qui interdit la circulation du carburant liquide dans la soupape vers l'extérieur du diaphragme de manière que le risque d'émissions potentiel- lement dangereuses de carburant liquide par le régulateur soit réduit et que la nécessité de l'utilisation d'un second diaphragme de secours soit éliminée, qui peut comporter un passage d'évacuation d'air destiné à maintenir la pression dans la chambre de gaz à une valeur pratiquement égale à la pression des gaz à l'extérieur du régulateur, qui est robuste, durable, sans entretien, de réalisation relative- ment simple et de fabrication et de montage peu coûteux, tout en ayant une longue durée de service. 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 un schéma d'un circuit de carburant ayant un régulateur de pression de carburant selon l'inven- tion; la figure 2 est une coupe du régulateur de pression de carburant; la figure 3 est une coupe partielle agrandie de la partie cerclée 3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe partielle agrandie d'un passage de circulation faisant communiquer la tête de la soupape avec l'extérieur du régulateur; la figure 5 est une vue en perspective d'une soupape selon l'invention; la figure 6 est une vue de bout de la soupape; la figure 7 est une coupe d'un autre mode de réali- sation de soupape; et la figure 8 est une vue en perspective de l'autre mode de réalisation de soupape de la figure 7. La figure 1 représente un circuit de distribution de carburant 10 du type sans retour, comprenant un régulateur 12 de carburant à la demande selon l'invention ayant une soupape 14 de réglage. Le circuit 10 de distribution de carburant a un module 16 de pompe de carburant ayant un distributeur 18 de carburant raccordé par le régulateur 12 et par des conduites 20 de carburant à un distributeur 24 de carburant et des injecteurs 26 de carburant d'un moteur à combustion interne 28, ayant un collecteur d'admission d'air et un collecteur d'échappement 32 d'un véhicule automo- bile tel qu'une automobile. Le module 16 à pompe de carburant est monté dans un réservoir 34 de carburant et possède un capteur 36 de niveau de carburant et une pompe 38 de carburant ayant une entrée 46 communiquant avec le réservoir 34 et une sortie 42 qui communique avec l'entrée du collecteur. La pompe 38 est entraînée par le moteur électrique 44 dont la vitesse peut varier pour le réglage de la pression du carburant transmis par la pompe 38 au régulateur 12 et pour la création d'une pression régulée pratiquement constante du carburant à l'entrée du régulateur de carburant. Le carburant est transmis à une pression réduite par le régulateur 12 à la demande au distributeur 24 de carburant. Le circuit de carburant n'a aucune conduite de retour de carburant du distributeur 24 ou du régulateur 12 au réservoir 34 et est souvent appelé circuit de carburant "sans retour". Comme l'indique la figure 2, le régulateur 12 possède un boîtier 50 délimité par un corps 52 et un capuchon 54. Un diaphragme flexible 56 est logé entre le capuchon 54 et le corps 52 et il délimite une chambre 58 de gaz d'un premier côté du diaphragme 56 et une chambre 60 de carburant liquide de l'autre côté du diaphragme 56. Le corps 52 a une entrée 62 et une première soupape 64 associée à l'entrée 62 pour ouvrir et fermer l'entrée 62 et ainsi régler la circulation du carburant par l'entrée 62. Une broche 66 de manoeuvre est portée par la soupape 64 et est disposée près du diaphragme 56 afin que, dans les conditions normales de fonctionnement, le diaphragme 56 commande la broche 66 et ouvre la première soupape 64 tout en permettant la circulation du carburant par l'entrée 62. Lorsque le diaphragme 56 fléchit vers le haut en s'écartant de la broche 66, la première soupape 64 est rappelée vers une position de fermeture, sur un siège 68 de soupape par un ressort 70. Le carburant liquide de la chambre 60 est évacué par des orifices espacés 72 de sortie vers le distributeur 24 de carburant. Le capuchon 54 est fixé au corps 52 par un flasque 74, ayant une partie pliée 76 de retour enroulée autour du corps 52 lors du montage des différents éléments. Un ressort hélicoïdal 78 est placé dans la chambre 58 de gaz délimitée par le capuchon 54 et le diaphragme 56 afin que ce dernier soit rappelé élastiquement contre la broche de manoeuvre 66 et ouvre ainsi la soupape 64. Pour que le ressort 78 soit maintenu dans l'alignement coaxial de façon générale à l'axe longitudinal du régulateur 12, un épaulement annulaire 80 est formé dans la paroi supérieure 82 du capuchon 54 près d'une première extrémité du ressort 78, et un disque 84 à organe de retenue est placé près du diaphragme 56 pour la retenue et le positionnement de l'autre extrémité du ressort 78. Une ouverture 86 ou passage débouchant est formée dans le capuchon 54 et de préférence au centre de la partie supérieure du capuchon 54 afin que l'extérieur du boîtier 50 communique avec la chambre 58 de gaz. Pendant l'utilisation, la différence résultante des forces produites par le ressort 78 et le gaz de la chambre 58, agissant sur le diaphragme 56, rencontre l'action anta- goniste du carburant de la chambre 60 agissant sur le diaphragme 56 et, lorsque la soupape 64 est ouverte, les forces agissant sur la soupape 64 sont transmises au diaphragme 56 par la broche de manoeuvre 66. Les forces antagonistes agissant sur la soupape 64 sont la force produite par le rappel du ressort 70 augmentée de la force produite par la différence entre la pression du carburant dans la chambre 60 et le carburant transmis par la pompe par l'entrée 62 agissant sur les sections efficaces des faces opposées de la première soupape 64. Etant donné que le fonctionnement normal du moteur produit habituellement des conditions dynamiques et variables et non des conditions statiques de régime permanent, la première soupape 64 s'ouvre et se ferme habituellement rapidement ou oscille pour maintenir une pression différentielle pratiquement constante au niveau des injecteurs de carburant, par variation de la pression absolue du carburant transmis par le régulateur au distributeur de carburant. Dans certaines conditions, par exemple lors de la décélération du moteur ou lors de l'arrêt à chaud, la première soupape 64 se ferme et le carburant piégé dans le distributeur peut être chauffé suffisamment pour que son volume augmente. Le carburant qui se dilate fait fléchir le diaphragme 56 vers le haut et le ressort 70 adjacent à la première soupape 64 rappelle celle-ci en position de ferme- ture sur le siège 68. Le fléchissement du diaphragme 56 accumule le carburant dilaté et réduit aussi l'amplitude d'augmentation de la pression dans la chambre 60 de carburant et facilite ainsi la réduction de l'accumulation excessive de pression. Une telle pression excessive provo- querait la propulsion du carburant du distributeur dans les injecteurs avec un défaut de fonctionnement de ceux-ci. Lorsque la pression du carburant dilaté devient exces- sive à cause du chauffage, il provoque la mise à l'état ouvert de la première soupape 64 malgré la force de rappel du ressort 70 afin que la pression soit déchargée par renvoi du carburant au-delà de la première soupape 64 et par l'entrée 62, si bien que la pression maximale accumulée du carburant dilaté piégé dans le distributeur et la chambre 60 de carburant est limitée. Lorsque la pression du carburant piégé dans le distributeur et la chambre 60 revient à la valeur maximale, la première soupape 64 se ferme à nouveau. Pendant l'utilisation, lorsque le régulateur 12 de la pression de carburant et le carburant dans le régulateur s'échauffent, la température dans la chambre 58 de gaz-peut augmenter au point que la force du ressort 78 qui rappelle le diaphragme 56 diminue. Le diaphragme 56 peut alors fléchir plus facilement si bien que le volume de la chambre 60 de carburant liquide augmente encore. Cette disposition réduit aussi la pression à laquelle le carburant est distribué aux injecteurs et a donc un effet nuisible sur les performances du moteur. Selon l'invention, une seconde soupape est incorporée à la chambre 58 pour la compensation de la réduction de la force élastique due à l'augmentation de température et de manière que le liquide ne circule pas par l'ouverture 86 dans le capuchon 54. La seconde soupape 14 permet la circu- lation du gaz de l'extérieur du boîtier 50 dans la chambre 58 de gaz lorsque la pression dans cette chambre 58 est suffisamment inférieure à la pression du gaz à l'extérieur du boîtier 50. La seconde soupape 14 empêche aussi la circulation du gaz de l'intérieur de la chambre 58 vers l'extérieur du boîtier 50 et ainsi, lorsque la chambre 58 s'échauffe et la pression dans la chambre 58 dépasse la valeur à l'extérieur du boîtier 50, la soupape se ferme et aucun gaz ne circule dans la soupape 14. Cette pression accrue dans la chambre 58 agit sur le diaphragme 56 et compense la réduction de la force du ressort 78 agissant sur le diaphragme 56 et maintient ainsi une pression suffisamment élevée du carburant transmis aux injecteurs. Les figures 2 à 4 représentent une construction préférée de la soupape 14. La soupape 14 a de préférence une tige 90 de forme générale annulaire et une tête 92 en forme de dôme annulaire aussi de façon générale. La tige 90 est introduite de préférence dans l'ouverture 86 du capuchon 54 si bien que le gaz peut circuler de l'extérieur du boîtier par l'ouverture 86, et la tige 90 a une cavité 94 formant un passage qui fait communiquer l'extérieur du boîtier 50 avec la chambre 58 de gaz lorsque la soupape 14 est ouverte. De préférence aussi, la tige 90 comporte, pour retenir la seconde soupape 14 près de l'ouverture 86, un flasque 96 de forme générale annulaire légèrement plus grand que l'ouver- ture 86 et réalisé afin qu'il vienne couvrir l'ouverture lorsque la tige est logée dans celle-ci. La tête 92 de la soupape 14 a de préférence une forme générale de dôme et elle est disposée radialement à partir de la tige 90 au contact du boîtier 50 à sa périphérie afin que la soupape soit fermée et que l'ouverture 86 ne puisse pas communiquer avec la chambre 58. De préférence, la tête 92 au moins de la soupape 14 est formée d'un matériau relativement élastique permettant le déplacement d'une partie au moins de la tête 92 par rapport au boîtier 50 lorsque la pression dans la chambre 58 est suffisamment inférieure à la pression des gaz juste à l'extérieur de la chambre 58, afin que la soupape 14 soit ouverte et que le gaz puisse circuler dans cette soupape 14 et dans la chambre 58. De préférence aussi, la tête 92 a un rebord annulaire 98 ayant une face pratiquement plate 100 réalisée afin qu'elle soit au contact du capuchon 54, de manière qu'une surface pratiquement continue de contact puisse former un joint d'étanchéité entre la seconde soupape 14 et le capuchon 54. La soupape 14 a de préférence une cavité ou un évidement 102 pénétrant dans la tige 90 et coaxial à celle-ci afin que la périphérie de la tête 92 puisse être plus facilement déplacée par rapport au capuchon 54 et ouvre ainsi la soupape 14. Comme l'indiquent les figures 2, 3 et 4, la tête 92 de la soupape 14 a une forme générale convexe par rapport à l'intérieur de la chambre 58 de gaz. Lorsque la pression à l'extérieur du capuchon 54 est inférieure à la pression dans la chambre 58, la pression dans la chambre 58 a tendance à comprimer la tête 92 de la soupape 14 et donc à améliorer le joint étanche formé entre la soupape 14 et le capuchon 54 et à empêcher la circulation du gaz dans la soupape 14 vers l'extérieur du boîtier 50. De même, si le diaphragme 56 se rompt, le carburant liquide remplit la chambre 58 de gaz et a tendance à comprimer la tête 92 de la seconde soupape 14 dans le capuchon 54 et à accroître l'étanchéité entre la soupape 14 et le capuchon 54 en empêchant ainsi le carburant liquide de s'échapper par la cavité 94 et l'ouverture 86 vers l'extérieur du boîtier 50. Dans la forme modifiée 14' de la seconde soupape 14, représentée sur la figure 5, une encoche 112 est formée dans le rebord 98 de la tête 92 de la seconde soupape 14' afin que l'extérieur du boîtier 50 communique avec la chambre de gaz 58 et que cette dernière reste ainsi pratiquement à la pression régnant à l'extérieur du boîtier 50. Ainsi, dans cette forme 14', la circulation du gaz peut aussi se produire à partir de la chambre 58 par l'encoche 112, dans la cavité 94 de la tige 90 et vers l'extérieur du boîtier 50. Cependant, dans le cas o le diaphragme 56 se rompt, le carburant liquide sous pression remplit la chambre de gaz 58 et la seconde soupape 14' est comprimée dans le capuchon 54 d'une manière suffisante pour que l'encoche 112 soit fermée et empêche ainsi la sortie du carburant liquide par l'ouverture 86. Dans un second mode de réalisation 120 représenté sur les figures 7 et 8, deux ouvertures 122 et 124 sont formées dans le capuchon 54. L'une des ouvertures 122 porte la seconde soupape 14" et l'autre ouverture 124 forme un passage débouchant qui fait communiquer l'extérieur du boîtier 50 avec la chambre 58 de gaz lorsque la seconde soupape 14" est ouverte. Dans ce mode de réalisation 120, la tige 90 de la seconde soupape 14" n'a pas de préférence de cavité si bien que la circulation de gaz ne se produit que par l'autre ouverture 124. De préférence aussi, la tige 90 est allongée et passe dans l'ouverture 86 afin que le montage de la soupape 14" soit facilité. La construction et le fonctionnement de la seconde soupape 14" sont pratiquement les mêmes que dans le mode de réalisation préféré 14 et on ne répète donc pas leur description. En outre, comme dans la seconde forme 14" de soupape 14, une encoche 112 peut être formée dans la tête 92 de la seconde soupape 14" du second mode de réalisation 120 pour la formation d'un passage d'évacuation d'air. La fonc- tion de la seconde soupape 14" avec le passage d'évacuation d'air est encore celle qu'on a décrite précédemment et on ne la répète pas dans ce mode de réalisation. Pendant l'utilisation, la seconde soupape 14 selon l'invention empêche la circulation du liquide dans la chambre 58 de gaz vers l'extérieur du boîtier 50 du régula- teur. En outre, dans les modes de réalisation ne comprenant pas de passage d'évacuation d'air dans la tête 92 de la seconde soupape 14, celle-ci peut maintenir une pression supérieure à la pression atmosphérique dans la chambre de gaz 58 afin qu'elle agisse sur le diaphragme 56 et compense la réduction de force élastique due à l'augmentation de température dans la chambre 58 de gaz. 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. l1 REVENDICATIONS 1. Régulateur de pression de carburant destiné à un circuit de distribution de carburant sans retour pour moteur à combustion interne ayant un collecteur d'admission d'air et au moins un injecteur de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier (50), un diaphragme flexible (56) délimitant, en coopération avec le boîtier (50), une première et une seconde chambre et ayant des faces opposées de façon générale, une première face communiquant uniquement avec la première chambre et l'autre face communiquant uniquement avec la seconde chambre, une entrée (62) de la première chambre destinée à transmettre du carburant à la première chambre, une première soupape (64) associée à l'entrée (62) et mobile vers des positions d'ouverture et de fermeture pour la commande de la circulation du carburant dans l'entrée (62), une sortie de la première chambre destinée à faire constamment communiquer la première chambre avec au moins un injecteur de carburant qui reçoit ainsi du carburant, au moins une ouverture (86) qui fait communiquer l'intérieur de la seconde chambre avec l'extérieur du boîtier (50), et une seconde soupape (14, 14', 14") associée à ladite ouverture (86) au moins et destinée à empêcher le passage de liquide de la seconde chambre par l'ouverture (86) vers l'extérieur du boîtier (50). 2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un ressort (70) rappelant élasti- quement le diaphragme (56) dans un sens qui a tendance à réduire le volume de la première chambre, et la seconde soupape (14, 14', 14") ferme l'ouverture (86) de manière que l'air de la seconde chambre ne puisse pas passer par l'ouverture (86) vers l'extérieur du boîtier (50) et donne une pression supérieure à la pression atmosphérique dans la seconde chambre lorsque l'air de la seconde chambre s'échauffe, la pression supérieure à la pression atmosphé- rique de l'air dans la seconde chambre agissant sur le diaphragme (56) 3. Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde soupape (14, 14', 14") s'ouvre lorsque la pression dans la seconde chambre est inférieure à la pression des gaz juste à l'extérieur de la seconde chambre afin que le gaz puisse s'écouler dans la seconde chambre. 4. Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde soupape (14, 14', 14") possède une tige montée dans l'ouverture (86) et ayant au moins une partie de dimension légèrement supérieure à celle de l'ouverture (86) de manière qu'un ajustement serré retienne la seconde soupape (14, 14', 14") près de l'ouverture (86), et une tête ayant une forme générale de dôme disposée en direction générale radiale à partir de la tige, au contact du boîtier (50) à sa périphérie et formée d'un matériau relativement élastique qui permet à une partie au moins de la tête d'être déplacée par rapport au boîtier (50) lorsque la pression dans la seconde chambre est suffisamment inférieure à la pression des gaz juste à l'extérieur de la seconde chambre afin que la seconde soupape (14, 14', 14") soit ouverte et permette la circulation du gaz dans la seconde soupape (14, 14', 14") vers la seconde chambre. 5. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde soupape (14, 14', 14") possède une encoche (112) formée près du boîtier (50) et formant un passage d'évacuation d'air qui fait communiquer la seconde chambre avec l'extérieur du boîtier (50) afin que le gaz puisse circuler de la seconde chambre vers l'extérieur du boîtier (50) et maintenir la pression dans la seconde chambre à une valeur pratiquement égale à la pression des gaz juste à l'extérieur de la seconde chambre. 6. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux ouvertures, et l'une des ouvertures forme un passage de circulation qui fait communiquer la seconde chambre avec l'extérieur du boîtier (50) et l'autre des ouvertures supporte la seconde soupape (14, 14', 14") près de ces ouvertures pour empêcher la circulation du fluide de la seconde chambre vers l'extérieur du boîtier (50). 7. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (86) au moins est formée d'une seule ouverture (86) qui fait communiquer la seconde chambre avec l'extérieur du boîtier (50) et qui supporte la seconde soupape (14, 14', 14") qui empêche la circulation du fluide de la seconde chambre vers l'extérieur du boîtier (50). 8. Régulateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde soupape (14, 14', 14") a une cavité formée à l'intérieur et faisant communiquer l'extérieur du boîtier (50) avec la seconde chambre lorsque la seconde soupape (14, 14', 14") est ouverte. 9. Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tête a un rebord annulaire ayant une face plate de façon générale formant une surface pratiquement continue de contact donnant un joint étanche entre la seconde soupape (14, 14', 14") et le boîtier (50). 10. Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige a un flasque annulaire de diamètre supérieur à celui de l'ouverture, construit afin qu'il recouvre l'ouverture lorsque la seconde soupape (14, 14', 14") est montée à l'intérieur afin que la seconde soupape (14, 14', 14") soit retenue près de l'ouverture.