Brevet FR2781528A1 — publié le 20000128

La présente invention concerne un dispositif pour fournir du carburant à l'aide d'une unité débitant du carbu- rant placée dans un boîtier, à partir d'un réservoir de car- burant comportant une pompe à carburant pour une alimentation en carburant, une soupape de dégazage et un couvercle d'aspiration prévu dans la zone du fond du boîtier, la pompe à carburant ayant un rotor à ailettes prévu dans un boîtier à rotor muni d'un canal annulaire. Etat de la technique On connaît un dispositif du type défini ci-dessus selon le document DE 35 40 260 Ai. Ce dispositif connu com- porte une unité débitant du carburant, logée dans un boîtier. De telles unités sont usuellement placées dans les réservoirs de carburant pour aspirer le carburant par un ajutage d'aspiration dans le réservoir et alimenter par exemple un moteur à combustion interne par un ajutage de sortie de cette unité débitant du carburant. Pour cela, l'ajutage d'aspiration est monté dans un couvercle d'aspiration prévu au niveau du fond du boîtier et l'ajutage de sortie se trouve20 usuellement à côté d'une soupape de dégazage dans le couver- cle supérieur du boîtier. La pompe à carburant comporte un moteur électrique dont le stator et le rotor sont logés dans la zone intermédiaire du boîtier et, le groupe de pompe pro- prement dit se trouve dans la zone inférieure et se compose d'un rotor à ailettes logé dans un boîtier de rotor; le ro- tor à ailettes génère une pression dans un canal circulaire pour fournir le carburant. Le document DE 35 40 260 Ai, comporte une soupape de dégazage dans la zone supérieure du boîtier; cette sou- pape est combinée à une soupape de surpression et remplit ainsi deux fonctions, à savoir d'une part l'évacuation des bulles de gaz produites par le chauffage de la pompe et du rotor à ailettes du boîtier et d'autre part, en cas de sur- pression dans le boîtier, de reconduire le carburant parti dans le réservoir. Cette réalisation présente l'inconvénient que les bulles de gaz ne peuvent être évacuées directement de la zone dans laquelle elles sont formées, c'est-à-dire dans la zone active de la pompe à carburant, mais qu'après démar- rage de la pompe, elles doivent s'accumuler dans la partie supérieure du boîtier avant d'en être évacuées par la soupape de surpression et de dégazage prévue à cet endroit. Ainsi, la pompe connue présente un rendement réduit en phase de démar- rage dans la mesure o les gaz accumulés dans la zone du ro- tor à ailettes doivent d'abord être transférés par le canal circulaire puis, par tout le volume du boîtier jusqu'à la soupape de surpression et de dégazage avant que l'incompressibilité du carburant se répercute sur le débit de carburant. Cela signifie que le dispositif équipé d'une sou- pape de surpression-dégazage selon le document DE 35 40 260 Al, présente une hauteur de pompage beaucoup plus faible en phase de démarrage qu'en phase de fonctionne- ment. La présente invention a pour but de développer un dispositif présentant une meilleure caractéristique de pom- page en phase de débit à chaud, en phase de démarrage à chaud, en phase de débit à froid et en phase de démarrage à froid et dont les pertes de débit provoquées par la soupape de surpression-dégazage usuelle, soient réduites au minimum. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la soupape de dégazage est installée dans le couvercle d'aspiration de l'unité débitant du carburant et elle est reliée par un per- çage de dégazage au canal annulaire du boîtier. Avantages de l'invention Le montage d'une soupape de dégazage dans la zone du fond du boîtier de l'unité débitant du carburant, à savoir dans le couvercle d'aspiration de l'unité débitant du carbu- rant, et la fixation de la soupape de dégazage par un perçage de dégazage avec le canal circulaire du boîtier du rotor à ailettes dans la zone de fond du boîtier de l'unité débitant du carburant, aboutit de manière avantageuse à un dégazage au voisinage immédiat de l'emplacement o sont générées les bul- les de gaz, c'est-à-dire à proximité immédiate des parties actives de la pompe à carburant, notamment du rotor à ailet- tes et du canal circulaire. Cela réduit les pertes de débit provoquées par le dégazage grâce au rapprochement géométrique de l'emplacement o sont générés les gaz, et se répercute d'une manière extrêmement avantageuse, notamment sur les pha- ses de démarrage. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - la soupape de dégazage comporte un siège de soupape, une bille formant soupape, un ressort de compression et des nervures de guidage pour guider la bille dans un corps de soupape, la bille étant maintenue dans une première posi- tion par le ressort de compression, en direction du perçage de dégazage, soulevée par rapport au siège de soupape et les nervures de guidage définissent un intervalle entre la bille et l'ouverture du perçage de dégazage et dans une se- conde position, le ressort de compression est comprimé et la bille est tenue contre le siège de soupape, - à l'arrêt et au démarrage du rotor à ailettes, la soupape de dégazage est maintenue ouverte par la précontrainte du ressort de compression jusqu'au dégazage complet, - après le dégazage, la bille est pressée conte le siège de soupape et la soupape de dégazage est fermée, - le boîtier de la soupape de dégazage fait partie intégrante du couvercle d'aspiration, - les nervures de guidage font partie intégrante du couvercle d'aspiration, - le siège est une pièce ajustée formée en fonction d'une ca- vité prévue dans le couvercle d'aspiration et cette pièce ajustée est enfoncée dans cette cavité par une liaison de force, - le siège de soupape est installé comme prolongement sur la pièce ajustée et ce prolongement porte et guide le ressort de compression, - le siège de soupape est une garniture susceptible d'être vissée pour le couvercle d'aspiration et cette garniture est vissée de manière étanche dans une cavité filetée du couvercle d'aspiration. Ces moyens de l'invention permettent d'obtenir des avantages décisifs pour la caractéristique de débit de l'installation de débit de carburant. La soupape de dégazage comporte de préférence un siège de soupape, une bille formant soupape, un ressort de compression et des nervures de guidage pour guider la bille de soupape dans un corps de soupape. De telles nervures de guidage permettent qu'à l'état ouvert de la soupape de dégazage, le perçage de dégazage puisse être tenu librement par rapport à la bille formant soupape. De plus, les nervures de guidage permettent de guider la bille d'une première position d'ouverture de la soupape de dégazage dans une seconde position de fermeture par rapport au siège de soupape de façon que la bille soit centrée et appliquée de manière parfaitement étanche dans la seconde position, lors- que la soupape de dégazage est fermée de manière étanche. Aussi longtemps que des bulles de gaz se trouvent dans la zone du rotor à ailettes et dans le canal annulaire, du fait de la pression exercée par le ressort de compression, la bille formant soupape conserve sa première position et la soupape de dégazage est ouverte. Mais dès qu'il y a une pres- sion de transfert correspondante développée par du carburant sans bulles dans le canal annulaire, cette pression est transmise par le perçage de dégazage à la bille formant sou- pape qui dépasse la pression antagoniste exercée par le res- sort de compression et ferme la soupape de dégazage de manière étanche dans sa seconde position. A partir de cet instant, toute la pression de débit est disponible à la fois en phase de transfert à froid et dans la phase de transfert à chaud, si bien que la caractéristique globale de transfert (ou caractéristique de débit) de ce mode de réalisation pré- férentiel de l'invention, est considérablement améliorée par rapport à la caractéristique des unités de débit de carburant classiques. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la soupape de dégazage à l'arrêt de la pompe de carburant et au démarrage du rotor à ailettes, est maintenue ouverte par la précontrainte du ressort de compression jusqu'au dégazage complet, de sorte que seulement lorsqu'on atteint l'état d'incompressibilité totale du fluide débité qui est dans ce cas le carburant, la surpression dans le canal annulaire est suffisante pour agir sur la bille par l'intermédiaire du per- çage de dégazage et celle-ci est forcée contre le siège de soupape. Ainsi, de manière avantageuse, avec la fin du déga- zage, la bille formant soupape est pressée contre le siège et la soupape de dégazage est complètement fermée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le boîtier de la soupape de dégazage fait partie intégrante du couvercle d'aspiration. Dans ce cas, le boîtier de la soupape peut par exemple être obtenu directement lorsqu'on injecte sous pression le couvercle d'aspiration, ce qui diminue le coût d'usinage et le coût de fabrication. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les nervures de guidage font partie intégrante du couvercle d'aspiration. Cela aboutit de manière avanta- geuse à une simplification supplémentaire qui se répercute notamment dans le cas d'une fabrication en grande série du couvercle d'aspiration. De plus, le siège de soupape peut être réalisé sous la forme d'une pièce adaptée qui se place dans une cavi- té du couvercle d'aspiration, cette pièce étant pressée dans l'ouverture par une liaison de force. De cette manière, on obtient avantageusement que le siège de soupape qui nécessite une précision plus élevée à la fabrication, puisse être réa- lisé séparément du couvercle d'aspiration par exemple injecté sous pression. Dès que la pièce ajustée est alors fabriquée, on peut l'enfoncer dans un élément de perçage préparé de ma- nière appropriée dans le couvercle d'aspiration pour la sou- pape de dégazage pour réaliser une liaison de force. On peut également envisager de donner au siège de soupape, une forme de garniture vissée et de le visser dans un logement fileté réalisé dans le couvercle d'aspiration, avec une liaison étanche. Dans ce cas, les moyens à mettre en oeuvre sont cer- tes plus importants du fait de la nécessité de joint torique ou de joint plat et de siège d'étanchéité approprié pour la pièce ajustée qui porte le siège de soupape dans le couvercle d'aspiration; d'autre part, une telle mise en ouvre réalise une étanchéité remarquable entre le carburant du réservoir et le carburant du canal annulaire de la pompe à carburant. Une telle étanchéité obtenue au moment o la bille formant sou- pape est pressée fortement contre le siège par la pression de débit du carburant, offre l'avantage de réduire au strict mi- nimum les pertes par fuite ce qui permet de disposer du débit maximum de l'unité débitant du carburant. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la pièce ajustée présente un épaulement de guidage de rayon réduit pour le ressort de compression et le prolongement de guidage présente une forme tubulaire sur la pièce ajustée et son extrémité supérieure comporte le siège de soupape. Un tel mode de réalisation présente l'avantage que le prolongement renforce la fonction de guidage des nervures pour centrer la bille au milieu du siège de soupape lorsque la soupape de dé- gazage est fermée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel du dispositif représenté dans les dessins an- nexés dans lesquels: - la figure 1 montre un détail d'une unité débitant du carbu- rant équipée d'une soupape de dégazage dans le couvercle d'aspiration prévu à proximité du fond, - la figure 2 montre l'ensemble d'une unité débitant du car- burant, - la figure 3 est une coupe transversale de toute la zone du fond de l'unité débitant du carburant. Description des exemples de réalisation préféren- tiels La figure 1 montre un détail d'une unité débitant du carburant 2 servant usuellement de dispositif de débit de carburant dans un réservoir de carburant 3. Le carburant est aspiré par un ajutage d'aspiration 19, comme le montre la fi- gure 2 et une pompe à carburant, électrique 4, logée dans le boîtier 1 de l'unité débitant du carburant, envoie le carbu- rant par un ajutage 20 dans une conduite de carburant. Une telle unité débitant du carburant équipée d'une pompe élec- trique à carburant est placée usuellement dans un réservoir à carburant; elle est entourée de carburant et l'ajutage d'aspiration se situe au niveau du fond 21 de l'unité débi- tant du carburant 2; l'ajutage de débit 20 se trouve dans la zone supérieure de l'unité 2. La figure 3 montre une coupe de l'ensemble de la zone du fond d'une unité débitant du carburant 2. Pour la partie active de la pompe, au niveau du fond 21 de l'unité débitant du carburant 2, il est prévu un boîtier à rotor 7 recevant un rotor à ailettes 9; ce boîtier présente un canal annulaire 8. La pression de débit la plus élevée est générée dans ce canal annulaire 8 par l'entraînement du rotor à ai- lettes 9 par un moteur électrique et son arbre 22. Dans cette zone de pompage de l'unité débitant du carburant 2, l'élévation de température et la forte turbu- lence dans le canal annulaire génère un coussin de gaz au dé- marrage et à l'arrêt de la pompe. De tels coussins de gaz peuvent se comprimer et réduisent ainsi le débit de la pompe à carburant. Ce n'est que lorsque la zone active de la pompe de débit est dégazée, que l'on peut espérer obtenir le débit total. Pour réaliser cela avec des pertes de démarrage aussi réduites que possible, selon un mode de réalisation préféren- tiel de la figure 1, la soupape de dégazage 10 est logée dans le couvercle d'aspiration 6 au fond de l'unité débitant du carburant 2 à proximité immédiate du canal annulaire 8 du boîtier 7. La soupape de dégazage 10 est reliée par un per- çage de dégazage 11 au canal annulaire 8 pour permettre d'expulser le coussin de gaz accumulé dans le canal annulaire ou introduit dans le canal annulaire 8 par le rotor à ailet- tes 9, dans une phase de démarrage relativement courte par l'intermédiaire du perçage de dégazage 11 et de la soupape de dégazage 10 pour l'évacuer de l'unité débitant du carburant 2. De façon correspondante, la soupape 10 telle que celle représentée à la figure 1, a été réalisée avec un corps de base 23 en laiton et une bille formant soupape 13 égale- ment en laiton; une telle soupape a été montée à un emplace- ment approprié dans le couvercle d'aspiration 6 d'une pompe électrique à carburant. Une telle pompe permet d'obtenir des hauteurs de pompage meilleures, hauteur de pompage définie comme étant la distance maximale entre le niveau de liquide dans le réser- voir de carburant et le bord inférieur de l'ajutage d'aspiration 9 dans le couvercle d'aspiration 6, que la pompe est en mesure de fournir. Les pompes équipées de la soupape de dégazage 10 selon la figure 1, présentent des durées de démarrage inférieures à une seconde et des hauteurs d'aspiration considérablement améliorées par rapport à des pompes de type analogue non équipées de soupape. La soupape comporte des nervures de guidage dans son corps de base 23 qui guident la bille formant soupape 13 dans le corps de base 23 servant en même temps de boîtier de soupape, entre une première position d'ouverture de la soupape de dégazage et une seconde position de fermeture de cette soupape 10. Un ressort de compression 14 maintient la bille formant soupape 13 en position d'ouverture jusqu'à ce que la pression régnant dans le canal annulaire soit suffisamment élevée pour que par le perçage de dégazage 11, la bille 13 soit pressée contre la pression développée par le ressort sur un siège de soupape 12. Les nervures de guidage ont au niveau du perçage de déga- zage, également la fonction d'éviter l'obturation du perçage de dégazage 11 par la bille 13 en maintenant la bille 13 à une distance déterminée par rapport à l'ouverture du perçage de dégazage 11. Le siège de soupape lui-même de ce mode de réali- sation selon la figure 1 est prévu sur un prolongement tubu- laire servant en même temps à guider le ressort de compression 14 sur sa paroi extérieure. Le prolongement tubu- laire s'élargit en direction de l'ouverture du boîtier de soupape jusqu'à une garniture qui, dans le mode de réalisa- tion de la figure 1, est enfoncée de manière ajustée et étan- che au fluide dans le corps de base 23 de la soupape de dégazage 10. Dès que la bille 13 est pressée contre le siège de soupape 12 par la pression du débit, la pompe est fermée de manière totalement étanche au fluide et le débit n'est pas diminué par des ouvertures de fuite. Dans la position de montage verticale représentée à la figure 1, la soupape de dégazage commute à un débit d'environ 20 1/h., c'est-à-dire pour un moteur électrique tournant à environ 100 T/min. Pour une telle vitesse de rota- tion, on a une tension de pompe de 3,8 V de sorte que la sou- pape présente un avantage significatif au niveau de sa caractéristique de débit en particulier pour une basse ten- sion, pour une pompe ayant un couvercle d'aspiration équipé d'une soupape de dégazage, dans la mesure o il n'y a pas de pertes par un perçage de dégazage comme celui des modes de réalisation classiques. Le comportement pour le débit à chaud d'une telle unité débitant du carburant 2 est sensiblement comparable à celui d'une pompe série, mais le comportement au démarrage à chaud est considérablement meilleur que celui d'une telle pompe série. Si l'on recherche des temps de démarrage courts inférieurs à une seconde, alors une unité débitant du carbu- rant 2 selon l'invention avec une soupape de dégazage 10, ap- propriée, constitue une amélioration vis-à-vis des pompes usuelles. Le comportement d'aspiration proprement dit de la pompe n'est pas modifié par la soupape, mais celle-ci permet d'évacuer rapidement l'air accumulé dans la chambre de pompe. Une pompe classique sans soupape n'atteint de telles hauteurs d'aspiration que lorsque l'air accumulé ou le mélange air/gaz accumulé a été évacué par les orifices de fuite non inten- tionnelle au niveau du couvercle d'aspiration. La différence de hauteur d'aspiration entre une unité débitant du carburant 2 selon l'invention et une pompe à carburant classique, provient en partie également de l'influence négative d'un perçage de dégazage installé sou- vent en série mais non protégé par une soupape de dégazage. La disposition classique d'un perçage de dégazage dans ce type de pompe, dans la zone avant du canal de base diminue considérablement les capacités d'aspiration de la pompe. Des parties de pompe sans aucun perçage de dégazage présentent un rendement meilleur uniquement aux faibles vitesses de rota- tion dans la plage des basses tensions du moteur électrique. Toutefois, seulement, le dispositif selon l'invention permet de réaliser une unité débitant du carburant qui donne un dé- bit optimum dans l'ensemble de la plage de la vitesse de ro- tation de la pompe. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif pour fournir du carburant à l'aide d'une unité débitant du carburant (2) placée dans un boîtier (1), à par- tir d'un réservoir de carburant (3) comportant une pompe à carburant (4) pour une alimentation en carburant (5), une soupape de dégazage et un couvercle d'aspiration (6) prévu dans la zone du fond du boîtier (1), la pompe à carburant (4) ayant un rotor à ailettes (9) prévu dans un boîtier à rotor (7) muni d'un canal annulaire (8), caractérisé en ce que la soupape de dégazage (10) est installée dans le couvercle d'aspiration (6) de l'unité débitant du carburant (2) et elle est reliée par un perçage de dégazage (11) au canal annulaire (8) du boîtier (7). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape de dégazage (10) comporte un siège de soupape (12), une bille formant soupape (13), un ressort de compres- sion (14) et des nervures de guidage (15) pour guider la bille (13) dans un corps de soupape, la bille (13) étant maintenue dans une première position (A) par le ressort de compression (14), en direction du perçage de dégazage (11), soulevée par rapport au siège de soupape (12) et les nervures de guidage (15) définissent un intervalle entre la bille (13) et l'ouverture du perçage de dégazage (11) et dans une se- conde position, le ressort de compression (14) est comprimé et la bille (13) est tenue contre le siège de soupape (12). 3 ) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que à l'arrêt et au démarrage du rotor à ailettes (9), la soupape de dégazage (10) est maintenue ouverte par la précontrainte du ressort de compression (14) jusqu'au dégazage complet. 4 ) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu' l! après le dégazage, la bille (13) est pressée conte le siège de soupape (12) et la soupape de dégazage (10) est fermée. ) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier de la soupape de dégazage (10) fait partie inté- grante du couvercle d'aspiration (6). 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les nervures de guidage (15) font partie intégrante du cou- vercle d'aspiration (6). 7 ) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le siège (12) est une pièce ajustée (16) formée en fonction d'une cavité (17) prévue dans le couvercle d'aspiration (6) et cette pièce ajustée (16) est enfoncée dans cette cavité (17) par une liaison de force. 8 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le siège de soupape (12) est installé comme prolongement (18) sur la pièce ajustée (16) et ce prolongement (18) porte et guide le ressort de compression (14). 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le siège de soupape (12) est une garniture susceptible d'être vissée pour le couvercle d'aspiration (6) et cette garniture (18) est vissée de manière étanche dans une cavité (17) file- tée du couvercle d'aspiration (6).