Brevet FR2765918A1 — publié le 19990115

La présente invention concerne les circuits de carbu- rant de véhicules et, plus précisément, une réserve et une pompe électrique de carburant placées dans un réservoir principal de carburant d'un véhicule. Les circuits modernes de distribution de carburant des véhicules automobiles ayant des moteurs munis d'injecteurs de carburant ont utilisé une pompe de carburant entraînée électriquement dans un réservoir principal de carburant du véhicule. Habituellement, la pompe électrique de carburant est montée soit directement dans le réservoir du véhicule soit dans une cartouche formant réserve logée dans le réser- voir, comme représenté par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 747 388, 4 807 582, 4 831 990, 4 893 647 et 4 964 787. La réserve de la cartouche transmet du carburant à la pompe lorsqu'il existe une interruption de disponibilité du carburant provenant du réservoir, par exemple lorsque le niveau du carburant est peu élevé, un virage du véhicule provoque un déplacement ou une projection du carburant à distance de l'entrée de la pompe et vers un côté ou l'autre du réservoir, ou lorsque le réservoir est excessivement incliné à cause de l'inclinaison du véhicule de façon importante, ou lorsque la totalité du carburant se trouvant dans le réservoir principal pratiquement a été consommée. Habituellement, le débit de la pompe de carburant est supérieur au débit nécessaire pour le moteur du véhicule et l'excès de carburant est renvoyé à partir des injecteurs de carburant soit vers le réservoir soit vers la réserve de la cartouche placée dans le réservoir. Habituellement, dans un circuit de carburant sans retour, il n'existe qu'une conduite de transmission de car- burant entre la pompe de carburant et un collecteur ou tube de carburant du moteur qui distribue le carburant au injec- teurs individuels, et, en aval des injecteurs, il n'existe aucune conduite renvoyant le carburant inutilisé du collec- teur au réservoir de carburant. Dans ces circuits de carburant sans retour, l'excès de carburant passe directe- ment en dérivation vers le réservoir ou la réserve de la cartouche, habituellement sous l'action d'un régulateur de pression qui se trouve habituellement très près en amont de la sortie de la pompe à l'intérieur du réservoir ou de la cartouche. Dans le cas surtout des pompes de carburant à palettes et turbine, il est important de limiter l'admission de vapeur dans la pompe de carburant car de telles pompes ne se purgent pas suffisamment de la vapeur à une température élevée ou dans d'autres conditions de création de vapeur. Le renvoi du carburant du collecteur chaud au module à pompe de carburant ou dans la masse du carburant du réservoir crée de la vapeur à cause de l'augmentation de température du carburant renvoyé et du mélange du carburant renvoyé avec la masse du carburant dans le réservoir. Cette caractéristique est indésirable à cause de l'effet nuisible de la vapeur de carburant sur le fonctionnement de la pompe de carburant. En outre, le carburant renvoyé depuis la proximité du moteur a été chauffé et la partie de carburant qui se vaporise plus facilement s'est déjà vaporisée et a été retirée du carburant. En conséquence, il est souhaitable d'aspirer ce carburant renvoyé dans la pompe de carburant à cause de sa teneur réduite en vapeur. Les circuits connus de carburant n'assurent pas le maintien du carburant renvoyé dans une réserve séparée et aussi la distribution avan- tageuse de ce carburant à la pompe de carburant. Dans une pompe de carburant montée dans un module placé dans un réservoir de carburant de véhicule, une colonne est disposée en communication, à son extrémité supérieure, avec une réserve de carburant renvoyé et, à son extrémité inférieure, avec l'entrée de la pompe de carburant afin qu'une partie du carburant se trouvant dans la réserve de carburant renvoyé s'écoule vers l'entrée de la pompe lorsque le niveau du carburant dans la réserve s'élève au-dessus de l'extrémité supérieure de la colonne. La réserve de carbu- rant renvoyé a une entrée qui communique avec une conduite de renvoi de carburant par laquelle l'excès de carburant du circuit de carburant est transmis à la réserve de carburant renvoyé. Ce carburant renvoyé "conditionné" est transmis à l'entrée de la pompe de carburant par la colonne lorsque le l niveau du carburant dans le réservoir est suffisamment élevé pour que ce carburant conditionné soit transmis au moteur par la pompe de carburant. Le retour du carburant conditionné au réservoir sépare ce carburant renvoyé, qui est souvent chauffé à cause de son passage très près du moteur, de la masse du carburant du réservoir et limite la création de vapeur dans le circuit de carburant. En outre, le carburant conditionné, du fait qu'il a été chauffé, agité et soumis à des cycles de mise sous pression et de réduction de pression dans le circuit de carburant, a une faible teneur en vapeur et a été conditionné si bien que la partie de carburant qui a tendance à se vaporiser plus rapidement a été déjà effica- cement retirée lorsque le carburant a circulé auparavant dans les diverses parties du circuit de carburant. Ainsi, l'aspiration du carburant conditionné dans la pompe de carburant est préférable pour limiter l'incorporation de vapeur dans la pompe de carburant pendant l'utilisation. Dans les applications à des moteurs diesels, l'incor- poration du carburant conditionné par la pompe de carburant a un avantage supplémentaire qui est celui d'empêcher la formation de cires dans le filtre de carburant. Ce résultat est obtenu parce que le courant renvoyé est chauffé du fait de son acheminement très près du moteur avant son renvoi vers la réserve. Ce courant de carburant chauffé renvoyé empêche le bouchage du filtre par des cires du carburant diesel par temps froid. Ainsi, l'invention concerne la mise à disposition d'un système qui réduit l'aspiration de vapeur dans la pompe de carburant pendant l'utilisation, qui sélectionne le carbu- rant conditionné au carburant de la masse du réservoir, qui entretient une alimentation en carburant en communication avec l'entrée de la pompe de carburant même lorsque le niveau du carburant dans le réservoir du véhicule est extrêmement bas, qui maintient le courant de carburant chauffé renvoyé séparé de la masse du carburant dans le réservoir pour limiter la production de vapeur dans le circuit de carburant, qui inhibe la formation de cires sur le filtre de carburant dans le cas des applications à des moteurs diesels, qui a une réalisation relativement simple et dont la fabrication et le montage sont peu coûteux, qui augmente les performances et le rendement de la pompe de carburant et qui a 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 i est une vue schématique d'un circuit de carburant selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessous d'un sous-ensemble à filtre du module de pompe de carburant selon l'invention; la figure 3 est une coupe du module de pompe de carburant selon l'invention; et la figure 4 est une coupe partielle de la partie inférieure du module de pompe de carburant de la figure 1 représentant la soupape de la cartouche de carburant de réserve en position d'ouverture. Comme indiqué sur la figure 1, un module 10 de pompe de carburant est placé à l'intérieur d'un réservoir 12 de carburant d'un circuit de carburant de véhicule et a une pompe électrique 14 de carburant qui possède une entrée 16 dans laquelle du carburant est aspiré et une sortie 18 par laquelle le carburant est transmis sous pression à un raccord 19 de carburant et à des injecteurs 20 d'un moteur 21 par l'intermédiaire d'un conduit 22. Un régulateur de pression 24 de carburant placé en aval des injecteurs 20 et monté par exemple sur le raccord 19 renvoie en dérivation l'excès de carburant du collecteur vers une conduite 26 de carburant renvoyé qui communique, à son extrémité opposée, avec une réserve 28 de retour de carburant délimitée par le module 10. Une colonne 30 de la réserve 28 de carburant renvoyé a une extrémité supérieure ouverte 32 qui communique avec l'intérieur de la réserve 28 et une extrémité infé- rieure ouverte 34 qui communique avec l'entrée 16 de la pompe de carburant si bien que, dans certaines conditions du niveau de carburant au moins dans la réserve 28 de carburant renvoyé, le carburant peut s'écouler par la colonne 30 pour être aspiré dans la pompe 14 de carburant. La pompe 14 de carburant a un ensemble à pompe 35 entraîné par un moteur électrique et la pompe et l'ensemble sont tous deux scellés dans un boîtier cylindrique 36 ayant un capuchon 38 d'extrémité d'entrée inférieure et un capuchon 40 d'extrémité de sortie supérieure (voir figure 3). La pompe est de préférence du type à turbine mais elle peut aussi être de type volumétrique. Une pompe électrique convenable de carburant du type à rotor denté volumétrique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 697 995, et une pompe de carburant à turbine à régénération qui convient est représentée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 257 916, si bien qu'il n'est pas nécessaire de décrire plus en détail la pompe 14. Cependant, il faut noter que ces brevets décrivent des pompes rotatives ayant un système incorporé de purge de vapeur destiné à permettre la purge de vapeur de la pompe pour permettre l'auto-amorçage de la pompe et le pompage malgré la conduite de carburant sous pression lorsque le carburant est chaud. Lors du fonctionnement normal, la pompe 14 peut tra- vailler à vitesse constante et transmettre une plus grande quantité de carburant que celle qui est nécessaire même pour la demande maximale du moteur 21 qui fonctionne. Le régu- lateur de pression 24 a une entrée 42 raccordée au collec- teur de carburant, de préférence placée en aval des injec- teurs 20, et maintient une pression pratiquement constante du carburant transmis aux injecteurs du moteur par passage en dérivation ou par évacuation d'excès de carburant par la sortie 44 de dérivation vers la conduite 26 de carburant renvoyé raccordée à la réserve 28 de carburant renvoyé. Le débit du carburant en excès est inverse du débit ou de la quantité de carburant consommée par le moteur. Habituel- lement, le régulateur de pression 24 a une soupape de réglage de débit de carburant commandée par un diaphragme en fonction des changements de la demande en carburant du moteur 21 afin qu'une pression de sortie pratiquement constante soit maintenue. Habituellement, le régulateur 24 maintient une pression de sortie pratiquement constante, par exemple de 3,5 bar, avec une perte de charge d'environ 0,07 à 0,21 bar dans toute la plage de variation du débit de carburant transmis au moteur entre 0 et 150 1/h. Un régu- lateur convenable de pression 24 est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 5 220 941, si bien qu'il n'est pas nécessaire de le décrire plus en détail. Dans une variante, un régulateur de pression de carburant peut être placé à l'intérieur du réservoir 12 et près de la sortie 18 de la pompe de carburant pour réguler la pression du carburant transmis au moteur 21. La sortie de dérivation de ce régulateur peut communiquer directement l'excès de carburant à la réserve 28 de carburant renvoyé. Le module 10 de pompe de carburant est de préférence monté et suspendu de manière classique dans le réservoir 12 de carburant afin qu'il soit du type "qui cherche le fond", et il est destiné par ses dimensions à être installé par introduction par une ouverture de la paroi supérieure du réservoir 12 de carburant et a sa base en appui sur la paroi inférieure 62 du réservoir 12, ou la paroi inférieure peut avoir un bassin à tourbillonnement placé dans le réservoir 12 de carburant. Une partie 70 de base du module 10 a une partie de paroi cylindrique 72 moulée en une seule pièce, ayant trois ou quatre pieds de support espacés circonférentiellement 74 qui dépassent sous le bord inférieur, et forme une cavité pour le logement d'un ensemble à filtre 50. La réserve 28 est délimitée par une paroi de fond ou cloison 76 et a une forme générale en C en coupe horizontale. La paroi latérale 78 de la réserve a une forme générale cylindrique sur 270 de sa circonférence puis est évidée pour former un espace de logement du boîtier cylindrique 36 de la pompe de carburant. La sortie 18 de la pompe de carburant dépasse au-dessus de l'extrémité supérieure du boîtier 36. Comme l'indiquent les figures 3 et 4, l'ensemble 50 à filtre de carburant a une enveloppe ou un sac formé d'une paroi supérieure 52 et d'une paroi inférieure 54 d'un matériau souple de filtre à mailles fines, par exemple de matière plastique, thermosoudé autour des périphéries 55. La chambre interne 56 de l'enveloppe communique par une sortie 58 avec l'entrée 16 de la pompe 14 dans laquelle elle est logée de façon coulissante et est retenue par friction par emmanchement à force. De préférence, la sortie 58 est un anneau de matière plastique et a un flasque périphérique 60 fixé et soudé, par exemple par thermosoudage, à la paroi supérieure 52 du matériau de filtration. Pendant l'utili- sation, le filtre 50 et l'entrée 16 de la pompe de carburant sont très proches du fond du réservoir 12 et, de préférence, la paroi inférieure 54 du filtre 50 est adjacente à la paroi inférieure 62 de la partie la plus basse du réservoir 12 (par exemple dans un évidement permettant un tourbillon- nement). A cet effet, le module 10 de pompe de carburant est de préférence supporté, afin qu'il soit mobile vertica- lement, sur un flasque classique de montage placé à la partie supérieure du réservoir (non représenté) sur un dispositif de montage et de support télescopique classique convenable (non représenté) afin qu'il soit rappelé sous l'action de la force de pesanteur et, le cas échéant, de ressort et d'un tube souple de sortie sous pression rappelé vers le bas dans un module de pompe de carburant du type "qui cherche le fond". La réserve 28 de carburant renvoyé a une sortie 80 formée dans la paroi 76 de la réserve 28. Un organe obtu- rateur 82 destiné à fermer la sortie 80 est porté par la paroi supérieure 52 du matériau de filtration et est rappelé élastiquement par un ressort 84 afin qu'une tête 86 de soupape soit insérée dans la sortie 80 et fasse coopérer de façon étanche un disque obturateur 88 avec la paroi 76 afin que la sortie 80 soit fermée. L'organe obturateur 82 a une paroi cylindrique non perforée 90 sous forme d'une jupe solidaire d'une paroi supérieure 92 dont dépasse la tête de soupape. Une partie périphérique de la paroi supérieure 52 du filtre est moulée afin qu'elle soit enrobée au bord inférieur de la paroi 90 en forme de jupe. Un organe de retenue 94 d'étoffe du type d'une roue de wagon a un rebord circulaire 96 (figure 2) raccordé sous forme solidaire à la paroi 90 de la jupe par quatre rayons 98 espacés à 90 les uns des autres. L'organe en forme de roue 94 est en outre fixé par collage à la face inférieure de la paroi supérieure 52 du filtre ou est moulée par enrobage dans cette paroi. La paroi supérieure 52 du filtre a aussi une rondelle de fixation d'entrée de pompe portant un joint torique 102 et emmanchée à force à l'entrée 16 de la pompe de carburant. La paroi supérieure 52 est aussi fixée de façon étanche à la rondelle 100, par exemple par moulage par enrobage dans sa paroi d'épaulement. La rondelle 100 a trois pieds d'entretoise 104 dépassant vers le bas et réguliè- rement espacés annulairement qui se logent télescopiquement avec emmanchement à force de la tête de diamètre réduit d'un plot inférieur modifié 106 d'entretoise. De préférence, la paroi inférieure 54 du filtre est moulée par enrobage dans le plot 106. La face supérieure du plot 106 est à une certaine distance au-dessous de l'entrée 16 de la pompe de carburant si bien que l'entrée 16 débouche vers le courant de carburant provenant de l'intérieur de la chambre 56, entre les trois pieds d'entretoise 104. Comme représenté sur les figures 2 et 4, une saillie de retenue de ressort inférieure est raccordée sous forme solidaire par un rayon central 112 d'un organe 114 de retenue de filtre en forme de roue de wagon à un plot d'entretoise 106. L'organe 114 de retenue a un rebord circulaire 116 rendu solidaire, à une jonction tangente, d'un bord externe du plot 106. L'organe 114 de retenue a deux rayons supplémentaires 118 et 120 qui sont perpen- diculaires l'un à l'autre et placés à 45 du rayon central 112. La saillie 110 de retenue de ressort est raccordée sous forme solidaire à une partie gauche des rayons 118, 120 et à l'extrémité gauche du rayon central 112 qui conduit au rebord 116 comme représenté sur la figure 2. De préférence, l'organe 114 de retenue, la saillie 110 et le plot inférieur d'entretoise 106 sont moulés en une seule pièce de matière plastique, la paroi inférieure 54 du filtre étant moulée par enrobage dans cette pièce unique. Un organe 122 de retenue est logé près de la saillie 110 et est maintenu en place par des pattes de blocage 124 logées dans des fentes 126 formées dans la partie 70 de base du module de pompe. L'organe 114 de retenue de roue de wagon assure le maintien en position basse de la paroi inférieure 54 du filtre contre l'organe 122 de retenue même lorsque l'aspiration de la pompe attire la paroi supérieure 52 du filtre vers le bas malgré la force élastique de rappel du ressort 84 de compression. Lorsque l'organe obturateur 82 est ainsi déplacé vers le bas pour ouvrir la sortie 80 de la réserve, le carburant de la réserve 28 peut s'écouler vers le bas près de la paroi 90 de la jupe et sur la paroi supérieure 52 du filtre et à travers cette paroi vers la chambre interne 56 du filtre. On note que l'organe 114 de retenue permet un écoulement pratiquement libre du carburant vers le haut à travers la paroi inférieure 54 du filtre et vers la chambre interne 56 en empêchant l'affaissement vers le haut de la paroi inférieure 54 du filtre dans les condi- tions d'aspiration du carburant de la réserve. De même, l'organe supérieur de retenue 94 permet un écoulement pratiquement libre du carburant vers le bas à travers la paroi supérieure 52 du filtre et dans la chambre 56. L'organe 94 de retenue coopère aussi avec une partie 130 annulaire de flexion, analogue à un soufflet, de la paroi supérieure 52 qui entoure l'organe 94 de retenue pour donner une construction de diaphragme sensible et mobile verti- calement pour la commande de l'ouverture et de la fermeture de l'organe obturateur 82 de la soupape. Selon l'invention, la réserve 28 de carburant renvoyé a une colonne 30 logée à l'intérieur afin que le carburant de la réserve 28 puisse sortir de la réserve 28 pour parve- nir à l'entrée 16 de la pompe 14 de carburant. La colonne 30 a de préférence une paroi latérale tubulaire 140 qui délimite un passage 142 qui fait communiquer l'extrémité supérieure ouverte 32, qui communique avec l'intérieur de la réserve 28, avec une extrémité inférieure ouverte 34 qui communique avec l'extérieur de la réserve 28 de préférence à travers la paroi de cloisonnement 76 près de la partie de base 70 du module de pompe. L'extrémité supérieure 32 de la colonne 30 communique de préférence à proximité de façon générale de la partie la plus haute de l'intérieur de la réserve 28 afin qu'un volume suffisant de carburant puisse être maintenu dans la réserve 28 pour la transmission conve- nable de carburant à la pompe 14 pendant au moins une courte durée pendant laquelle le carburant du réservoir principal 26 est absent de l'entrée 16 et l'organe obturateur 82 est déplacé afin qu'il ouvre la sortie 80 de la réserve 28. Pendant l'utilisation, l'excès de carburant est renvoyé à la réserve 28 par l'intermédiaire de la conduite 26 de carburant renvoyé qui fait communiquer le régulateur de pression 24 placé en aval de la sortie 18 de la pompe avec la réserve 28. Lorsque le niveau du carburant dans la réserve 28 s'élève au-delà de l'extrémité supérieure 32 de la colonne 30, le carburant s'écoule dans le passage 142 de la colonne, dans la partie de base 70 du module de pompe de carburant, à travers la paroi 52 ou 54 de filtre et dans la chambre principale 56 du filtre avant d'être aspiré dans la pompe de carburant 14. Il est souhaitable d'aspirer le carburant renvoyé dans la pompe 14 car la plus grande partie de la vapeur qui se trouvait dans ce carburant a été retirée lors du passage dans la pompe 14 et les autres éléments du circuit de carburant et a subi un chauffage, une agitation et une mise sous pression. Dans les circuits de carburant du type à retour, ce carburant renvoyé est aussi chauffé par le moteur 21. En outre, le carburant renvoyé a été filtré au moins une fois avant d'être aspiré dans la pompe 14 et peut être filtré à nouveau après qu'il a quitté la colonne 30 et avant d'entrer dans la pompe 14 si bien que le carburant obtenu est en général très propre car il a été filtré au moins deux fois. En outre, le carburant renvoyé vers la réserve 28, qui est séparé de la masse du carburant dans le réservoir 12, évite la production de vapeur, associée au carburant chaud renvoyé sous pression dans le carburant plus froid du réservoir de carburant, qui se produit dans les autres circuits de carburant avec retour dans lesquels le carburant renvoyé parvient directement dans le réservoir de carburant. Ainsi, une plus petite quantité de vapeur de carburant est créée dans le circuit de carburant et est aspirée par la pompe 14, si bien que les performances et le rendement de la pompe 14 et du circuit de carburant sont accrus. 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 élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Module de pompe de carburant, construit afin qu'il soit disposé dans un réservoir de carburant de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier construit afin qu'il soit placé dans le réservoir de carburant, une réserve (28) de carburant délimitée par le boîtier, une pompe (14) de carburant à moteur électrique, portée par le boîtier dans le réservoir de carburant et à l'exté- rieur de la réserve (28) de carburant et ayant une entrée de carburant par laquelle le carburant est aspiré et une sortie de carburant par laquelle le carburant est transmis à une conduite (26) de carburant sous pression, une conduite (26) de carburant renvoyé qui communique avec le circuit de carburant en aval de la pompe (14) de carburant à une première extrémité et avec la réserve (28) de carburant à son autre extrémité afin que l'excès de carburant transmis par la pompe (14) de carburant revienne à la réserve (28) de carburant, et une colonne (30) ayant une extrémité supérieure qui communique avec l'intérieur de la réserve (28) de carburant et une extrémité inférieure qui communique avec l'extrémité supérieure et avec l'extérieur de la réserve (28) de carbu- rant, si bien que, lorsque le niveau du carburant dans la réserve (28) de carburant est supérieur à la hauteur de l'extrémité supérieure de la colonne (30), le carburant s'écoule dans la colonne (30) vers l'extérieur de la réserve (28) de carburant et vers l'intérieur de la pompe (14) de carburant à partir duquel il peut être aspiré dans la pompe (14) de carburant par l'entrée de carburant. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la colonne (30) est placée près de l'entrée de la pompe (14) de carburant si bien que le carburant qui s'écoule dans la colonne (30) peut être aspiré à l'entrée de la pompe (14) de carburant. 3. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un sac de filtre délimitant une enceinte, et l'entrée de la pompe (14) de carburant communique avec l'enceinte pour aspirer le carburant par une partie du filtre et dans la pompe (14) de carburant. 4. Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la colonne (30) communique avec l'extérieur du sac de filtre si bien que le carburant qui s'écoule dans la colonne (30) s'écoule dans le sac de filtre à travers celui-ci avant d'entrer dans la pompe (14) de carburant pour filtrer à nouveau ce carburant. 5. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend aussi une ouverture formée dans la réserve (28) de carburant et communiquant sélectivement avec l'exté- rieur de la réserve (28) par une soupape qui est ouverte lorsque du carburant est absent près de l'entrée de la pompe (14) de carburant afin qu'une alimentation de l'entrée de la pompe (14) de carburant soit assurée par la réserve (28) de carburant. 6. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carburant en excès est transmis au moteur et renvoyé à la réserve (28) de carburant. 7. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un régulateur de pression de carburant adjacent à la sortie de la pompe (14) de carburant et qui fait passer en dérivation l'excès de carburant trans- mis par la pompe (14) vers la réserve (28) de carburant. 8. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve (28) de carburant est construite afin qu'elle ne contienne que le carburant qui lui est renvoyé par la conduite (26) de carburant renvoyé.