Brevet FR2761735A1 — publié le 19981009

La présente invention concerne un dispositif d'injection de carburant comprenant une conduite d'acheminement de carburant (4) qui, partant d'un réservoir et passant par un filtre à carburant, mène à une pompe à carburant qui est reliée à un injecteur par une conduite de carburant. L'invention concerne aussi un procédé de chauffage de carburant en amont de l'injection dans un moteur à combustion interne. L'invention concerne encore une valve thermostatique destinée à être utilisée de préférence pour un dispositif d'injection de carburant. Une température de carburant trop basse pose notamment un problème dans le cas d'un carburant Diesel, étant donné que la fluidité du carburant devient moins bonne et que cela nuit à l'injection. En outre, dans le cas d'un carburant Diesel, les parafines sont l'objet d'une floculation dans le filtre à carburant à de basses températures, de sorte qu'une alimentation suffisante du moteur à combustion interne en carburant n'est pas assurée. Par DE 44 20 043 C1, on connaît un dispositif d'injection de carburant pour moteur Diesel, à chauffage du carburant pour fonctionnement en hiver, dans lequel le carburant est aspiré par une pompe à carburant à partir d'un réservoir de carburant en passant par un filtre et est acheminé sous pression à des éléments de pompe à haute pression. Le carburant en excès dans la pompe d'injection est envoyé par des raccords d'huile de fuite aux injecteurs et passe ensuite dans la conduite d'acheminement de carburant en amont du filtre. Les injecteurs servent d'échangeurs de chaleur qui chauffent le carburant. L'invention a pour but de fournir un dispositif à réalisation structurelle simple, une valve thermostatique avantageuse et un procédé simple au moyen desquels le carburant est chauffé. Dans ce but, l'invention a pour objet un dispositif d'injection de carburant, du type générique précité, caractérisé: - en ce que, sur la conduite de carburant, il est prévu une valve qui est reliée à la conduite d'acheminement de carburant par une conduite de retour, - et en ce qu'en fonction d'états de fonctionnement préfixés, notamment dans le cas d'une température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant qui est basse, la valve s'ouvre et du carburant passe de la conduite de carburant à la conduite d'acheminement de carburant par la conduite de retour. Dans le même but, l'invention a aussi pour objet un procédé, du type générique précité, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - le carburant est acheminé à une pompe à carburant par une conduite de carburant, - le carburant est mis sous pression par la pompe à carburant à une pression nécessaires à l'injection, de préférence supérieure à 200 bars, et passe dans une conduite. de carburant, - une partie du carburant mis sous pression est injectée dans le moteur à combustion interne, - une autre partie du carburant mis sous pression est soumise à une détente au moyen d'une valve et est ensuite renvoyée, au moins partiellement, à la pompe à carburant par une conduite d'acheminement de carburant. Dans le même but encore, l'invention a aussi pour objet une valve thermostatique, du type générique précité, caractérisée en ce que la valve thermostatique comporte une chambre de mélange dans laquelle le carburant de la conduite d'acheminement de carburant est mélangé au carburant de la conduite de retour et en ce qu'un élément thermostatique est couplé thermiquement à la chambre de mélange, l'élément thermostatique reliant la conduite de retour à la conduite d'acheminement de carburant en fonction de la température du carburant mélangé. Un avantage essentiel de l'invention consiste en ce que le carburant est mis sous pression par une pompe de carburant et une partie du carburant mis sous pression est injecté, tandis qu'une autre partie du carburant mis sous pression est soumis à une détente en passant par une valve et est envoyé à nouveau à la pompe à carburant. Le dispositif d'injection de carburant conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la pompe à carburant est réalisée sous forme d'une pompe à haute pression et la conduite de carburant sous forme d'un accumulateur de carburant, - la conduite de retour est raccordée. à la conduite d'acheminement de carburant par une seconde valve, la seconde valve est raccordée à une conduite de réservoir qui mène au réservoir et la seconde valve fait passer le carburant acheminé par la conduite de retour, vers la conduite d'acheminement de carburant et/ou vers la conduite de réservoir en fonction de sa position de commutation, - la première valve est réalisée sous forme d'une valve de régulation de pression qui s'ouvre à partir d'une pression réglable et délivre du carburant à la conduite de retour à partir de la conduite de carburant, - la seconde valve est réalisée sous forme d'une valve thermostatique qui fait communiquer automatiquement la conduite de retour avec la conduite d'acheminement de carburant lorsque la température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant, notamment en amont du filtre à carburant suivant la direction d'écoulement, est inférieure à une température minimale pouvant être préfixée, - la valve thermostatique comporte un élément thermostatique qui est couplé thermiquement à la température de carburant et, au-dessous d'une température minimale, fait communiquer la conduite de retour avec la conduite d'acheminement de carburant, de sorte que le carburant chauffé de la conduite de retour est mélangé au carburant froid de la conduite d'acheminement de carburant, et l'élément thermostatique est disposé de façon à être couplé thermiquement au carburant mélangé, - il est prévu un dispositif de commande qui commute la seconde valve en fonction d'états de fonctionnement préfixés, notamment en fonction de la température de carburant, - la première valve est réalisée sous forme d'une valve de détente pouvant être commandée et qui est ouverte ou fermée par un dispositif de commande en fonction d'états de fonctionnement préfixés, l'injecteur comporte une conduite de fuite qui achemine. jusqu'à la conduite de retour du carburant qui s'échappe de l'injecteur du fait de défauts d'étanchéité. Le procédé de chauffage de carburant conforme à l'invention peut aussi comporter la particularité suivante: - dans le cas d'une température de carburant en amont de la pompe à carburant qui est inférieure à une température minimale, la pompe à carburant pompe dans l'accumulateur de carburant plus de carburant que nécessaire pour l'injection et du carburant provenant de la conduite de carburant est soumis à une détente et est renvoyé à la pompe à carburant. L'invention est exposée en détail en regard des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un premier dispositif d'injection de carburant, - la figure 2 est un schéma d'un second dispositif d'injection de carburant et, - la figure 3 montre une valve thermostatique. La figure 1 représente un dispositif d'injection de carburant comprenant un réservoir 1 auquel est raccordée une pompe d'alimentation basse pression 2 qui, par une conduite d'acheminement de carburant 4, achemine du carburant à une pompe haute pression 8 en le faisant passer par un filtre à carburant 6. En parallèle à la pompe d'alimentation 2, il est prévu une valve de régulation de basse pression d'alimentation 3 qui règle la pression de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant 4. La pompe haute pression 8 est raccordée à un accumulateur de carburant 10 par une conduite de carburant 9. L'accumulateur de carburant 10 communique avec des. injecteurs 12 par des conduites d'injection. La conduite de carburant 9 communique avec une entrée d'une seconde valve 5 par l'intermédiaire d'une première valve de régulation de pression 11 et d'une conduite de retour 13. Une première sortie de la seconde valve 5 est raccordée à la conduite d'acheminement de carburant et une seconde sortie de la seconde valve 5 est raccordée à une conduite de réservoir 14 qui mène au réservoir de carburant 1 de préférence en passant par un échangeur de chaleur 15. Les injecteurs 12 comportent des conduites de fuite 21 qui mènent à la conduite de retour 13. La seconde valve 5 est réalisée sous forme d'une valve de commutation pouvant être commandée. Un capteur de température 16 est prévu dans la conduite d'acheminement de carburant 4 en amont du filtre à carburant 6. Une valve de régulation de débit volumique 7 pouvant être commandée est insérée dans la conduite d'acheminement de carburant 4 en amont de la pompe à haute pression 8. L'accumulateur de carburant 10 comporte un capteur de pression 19 qui est relié à un dispositif de commande 22 par une ligne de capteur 20. Le dispositif de commande 22 est en outre relié par des premières, troisièmes et quatrièmes lignes de commande 18, 38, 48 à la valve de régulation de débit volumique 7, à la valve de régulation de pression 11 et aux injecteurs 12. Le dispositif de commande 22 est en outre relié au capteur de température 16 par une ligne de capteur 17 et à la valve de commutation 5 par des deuxièmes lignes de commande 23. L'agencement de la figure 1 fonctionne.de la manière suivante: A partir du réservoir de carburant 1, la pompe d'alimentation 2 refoule du carburant dans la conduite d'acheminement de carburant 4 et, en passant par le filtre à carburant 6, jusqu'à la pompe à haute pression 8 qui met le carburant sous pression à une valeur de par exemple 300 à 1800 bars et l'envoie à la conduite de carburant 9 et à l'accumulateur de carburant 10. A partir de l'accumulateur de carburant 10, les injecteurs 12 injectent du carburant dans le moteur à combustion interne. Le dispositif de commande 22 mesure la température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant 4 et, lorsque la température de carburant est inférieure à une température minimale, c'est au moyen de la valve de régulation de débit volumique 7 et sur la base de la pression de carburant régnant dans l'accumulateur de carburant 10 qu'il envoie d'une manière commandée à la pompe à haute pression 8 plus de carburant qu'il n'en serait nécessaire au fonctionnement souhaité du moteur à combustion interne. Le carburant qui est refoulé en trop est envoyé dans la conduite de retour 13 par la valve de régulation de pression 11. Le dispositif de commande 22 commute la valve de commutation 5 dans la première position de commutation, dans laquelle la conduite de retour 13 communique avec la conduite d'acheminement de carburant 4, aussi longtemps que la température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant 4 est inférieure à la température minimale. De cette manière, du carburant, qui est chauffé par la mise sous pression dans la pompe à haute pression 8 et la détente qui suit dans la conduite de retour 13, est envoyé dans la conduite d'acheminement de carburant 4. Si la température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant 4 franchit vers le haut la température minimale, le dispositif de commande 22 (ECU) commute la valve de commutation 5 dans la seconde position de commutation dans laquelle la conduite de retour 13 communique avec la conduite de réservoir 14. Le dispositif de commande 22 commande en même temps la valve de régulation de débit volumique 7 de façon telle qu'il n'est envoyé à la pompe à haute pression qu'une quantité de carburant suffisante pour que ce soit exactement la pression de carburant à chaque instant nécessaire qui s'établisse dans l'accumulateur de carburant. L'échangeur de chaleur 15 est prévu pour le refroidissement du carburant passant par la conduite de réservoir 14, étant donné qu'il convient d'empêcher un échauffement trop grand du carburant dans le réservoir 1. Dans une autre forme préférée de mise en oeuvre de l'invention, il est prévu à la figure 2, à la place de la valve de commutation 5, une valve thermostatique 24 comportant un élément thermostatique 25. Ainsi, la conduite de retour 13 est automatiquement mise en communication avec la conduite d'acheminement de carburant 4 lorsque la température de carburant dans cette conduite 4 en amont du filtre à carburant 6 est inférieure à la température minimale. Pour mesurer la température, l'élément thermostatique 25 est monté dans la conduite d'acheminement de carburant 4 en amont du filtre à carburant 6. La température minimale est de préférence supérieure à la limite inférieure de température prévue pour un Diesel en hiver. A la place de la température minimale de carburant, utilisée dans les exemples précédents, à partir de laquelle du carburant chauffé est envoyé à la conduite d'acheminement de carburant 4 en provenance de l'accumulateur de carburant 9, 10, il est par exemple possible aussi que la température extérieure ou la température de carburant dans le réservoir soit comparée à des seuils de comparaison correspondants et qu'en cas de température trop basse, du carburant chauffé soit envoyé de l'accumulateur de carburant 9, 10 à la conduite d'acheminement de carburant 4, notamment en amont du filtre à carburant 6. La figure 3 représente un mode de réalisation préféré de la valve thermostatique 24 qui comporte un premier raccord de carburant 29 qui mène à une chambre de mélange 32 qui communique avec un premier raccord d'évacuation 28. Un élément thermostatique 25 est disposé dans la chambre de mélange 32, cet élément thermostatique étant relié à une plaque de recouvrement 34 de la valve thermostatique 24. L'élément thermostatique 25 comporte une tige de commande 33 qui est orientée suivant la direction longitudinale de la chambre de commande 32. La chambre de mélange 32 communique avec un second raccord d'acheminement 30 par une première ouverture de valve 35. Le second raccord d'acheminement 30 communique avec un second raccord d'évacuation 31 par une seconde ouverture de valve 36. La tige de commande 33 comporte un premier obturateur 26 et un second obturateur 27. La tige de commande 33, le premier obturateur 26, le second obturateur 27, la première ouverture de valve 35 et la seconde ouverture de valve 36 sont disposés d'une façon telle que, dans le cas d'une température de carburant dans la chambre de mélange 32 qui est inférieure à la température minimale, la première ouverture de valve 35 est ouverte et donc du carburant provenant du second raccord d'acheminement 30 parvient dans la chambre de mélange 32. En même temps, la seconde ouverture de valve 36 est fermée par le second obturateur de valve 27. Si la température de carburant dans la chambre de mélange 32 s'élève audessus de la température minimale, l'élément thermostatique 25 se dilate et le premier obturateur 26 est repoussé dans la première ouverture de valve 35 et cette ouverture de valve 35 est fermée. En même temps, le second obturateur 27 se déplace hors de la seconde ouverture de valve 36 et le second raccord d'acheminement 30 communique ainsi avec le second raccord d'évacuation 31. L'élément thermostatique 25 est monté dans la chambre de mélange 32 de façon telle que, lorsque la première ouverture de valve 35 est ouverte, le carburant acheminé en provenance du réservoir de carburant 1 par le premier raccord d'acheminement 29 et le carburant acheminé en provenance de la conduite de retour 13 par le second raccord d'acheminement 30 sont mélangés et le carburant mélangé passe sur l'élément thermostatique 25. Ainsi, cet élément thermostatique 25 commande le débit de carburant de la conduite de retour 13 en fonction de la température du carburant mélangé. On obtient de cette manière un réglage précis de la température de carburant. Le branchement de la valve thermostatique 24 est choisi d'une façon telle que le carburant refoulé par la pompe d'alimentation 2 est envoyé sur le filtre de carburant 6 en passant par le premier raccord d'acheminement 29 et par le premier raccord d'évacuation 28. En outre, la conduite de retour 13 est raccordée au second raccord d'acheminement 30 et la conduite de réservoir 14 au second raccord d'évacuation 31. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection de carburant comprenant une conduite d'acheminement de carburant (4) qui, partant d'un réservoir (1) et passant par un filtre à carburant (6), mène à une pompe à carburant (8) qui est reliée à un injecteur (12) par une conduite de carburant (9), caractérisé: - en ce que, sur la conduite de carburant (9), il est prévu une valve (11) qui est reliée à la conduite d'acheminement de carburant (4) par une conduite de retour (13), - et en ce qu'en fonction d'états de fonctionnement préfixés, notamment dans le cas d'une température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant qui est basse, la valve (11) s'ouvre et du carburant passe de la conduite de carburant (9) à la conduite d'acheminement de carburant (4) par la conduite de retour (13). 2. Dispositif d'injection de carburant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à carburant (8) est réalisée sous forme d'une pompe à haute pression et la conduite de carburant sous forme d'un accumulateur de carburant (10). 3. Dispositif d'injection de carburant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de retour (13) est raccordée à la conduite d'acheminement de carburant (4) par une seconde valve (5, 24), en ce que la seconde valve (5, 24) est raccordée à une conduite de réservoir (14) qui mène au réservoir (1) et en ce que la seconde valve (5, 24) fait passer le carburant acheminé par la conduite de retour (13), vers la conduite d'acheminement de carburant (4) et/ou vers la conduite de réservoir (14) en fonction de sa position de commutation. 4. Dispositif d'injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première valve est réalisée sous forme d'une valve de régulation de pression (11) qui s'ouvre à partir d'une pression réglable et délivre du carburant à la conduite de retour (13) à partir de la conduite de carburant (9, 10). 5. Dispositif d'injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la seconde valve est réalisée sous forme d'une valve thermostatique (24) qui fait communiquer automatiquement la conduite de retour (13) avec la conduite d'acheminement de carburant (4) lorsque la température de carburant dans la conduite d'acheminement de carburant (4), notamment en amont du filtre à carburant (6) suivant la direction d'écoulement, est inférieure à une température minimale pouvant être préfixée. 6. Dispositif d'injection de carburant suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la valve thermostatique (24) comporte un élément thermostatique (25) qui est couplé thermiquement à la température de carburant et, au- dessous d'une température minimale, fait communiquer la conduite de retour (13) avec la conduite d'acheminement de carburant (4), de sorte que le carburant chauffé de la conduite de retour (13) est mélangé au carburant froid de la conduite d'acheminement de carburant (4), et en ce que l'élément thermostatique (25) est disposé de façon à être couplé thermiquement au carburant mélangé. 7. Dispositif d'injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de commande (22) qui commute la seconde valve (5) en fonction d'états de fonctionnement préfixés, notamment en fonction de la température de carburant. 8. Dispositif d'injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 7, caractérisé en ce que la première valve est réalisée sous forme d'une valve de détente (11) pouvant être commandée et qui est ouverte ou fermée par un dispositif de commande (22) en fonction d'états de fonctionnement préfixés. 9. Dispositif d'injection de carburant suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (12) comporte une conduite de fuite qui achemine jusqu'à la conduite de retour (13) du carburant qui s'échappe de l'injecteur (12) du fait de défauts d'étanchéité. 10. Procédé de chauffage de carburant en amont de l'injection dans un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - le carburant est acheminé à une pompe à carburant (8) par une conduite de carburant (4), - le carburant est mis sous pression par la pompe à carburant à une pression nécessaires à l'injection, de préférence supérieure à 200 bars, et passe dans une conduite de carburant (9, 10), une partie du carburant mis sous pression est injectée dans le moteur à combustion interne, - une autre partie du carburant mis sous pression est soumise à une détente au moyen d'une valve (11) et est ensuite renvoyée, au moins partiellement, à la pompe à carburant (8) par une conduite d'acheminement de carburant (4). 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que, dans le cas d'une température de carburant en amont de la pompe à carburant (8) qui est inférieure à une température minimale, la pompe à carburant (8) pompe dans l'accumulateur de carburant (10) plus de carburant que nécessaire pour l'injection et en ce que du carburant provenant de la conduite de carburant (9, 10) est soumis à une détente et est renvoyé à la pompe à carburant (8). 12. Valve thermostatique (24) destinée à être utilisée pour un dispositif d'injection de carburant suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la valve thermostatique (24) comporte une chambre de mélange (32) dans laquelle le carburant de la conduite d'acheminement de carburant (4) est mélangé au carburant de la conduite de retour (13) et en ce qu'un élément thermostatique (25) est couplé thermiquement à la chambre de mélange (32), l'élément thermostatique (25) reliant la conduite de retour (13) à la conduite d'acheminement de carburant (4) en fonction de la température du carburant mélangé.