Brevet FR2783019A1 — publié le 20000310

CIRCUIT D'ALIMENTATION EN CARBURANT POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un circuit s d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne destiné en particulier à équipé un véhicule automobile ou routier. L'invention concerne plus particulièrement un circuit d'alimentation en carburant à haute pression, 1o notamment en essence, d'un moteur à injection directe. Selon une conception générale connue, le circuit d'alimentation comporte au moins une première pompe qui puise le carburant dans un réservoir de carburant et qui le refoule dans un réseau de distribution du carburant en direction des différentes chambres de combustion du moteur. Lorsque le circuit d'alimentation en carburant, notamment en essence, est un circuit haute pression, il peut comporter une première pompe basse pression d'alimentation qui refoule le carburant en direction de l'entrée d'une deuxième pompe haute pression dont la sortie refoule le carburant dans une chambre d'alimentation qui est par exemple une chambre interne d'alimentation commune à différents injecteurs de carburant et qui est formée dans une rampe d'injection. La régulation de la pression d'injection est assurée généralement au niveau de la rampe d'injection et ainsi tout le débit de carburant liquide provenant du réservoir "balaye" les bulles de gaz, et notamment d'air, contenues dans le circuit avant de retourner au réservoir. Lors du premier démarrage du moteur, ou après une panne ayant nécessité une intervention sur le circuit d'alimentation en carburant, et lorsque la régulation est une régulation mécanique, la montée en pression dans le circuit d'alimentation de la rampe d'injecteur peut prendre plusieurs dizaines de secondes, c'est-à-dire le temps de comprimer tout l'air contenu io dans le circuit. Lorsque le circuit est équipé d'une régulation électronique, une temporisation peut alors être activée pour permettre la purge de l'air contenu dans le circuit d'alimentation en carburant, et notamment dans la partie haute pression du circuit. D'une manière générale, toute présence d'air ou de gaz emprisonné dans le circuit d'alimentation en carburant est nuisible, notamment si l'on considère la généralisation des circuits d'alimentation sans retour vers le réservoir afin d'éviter par ailleurs l'échauffement du carburant dans le réservoir. Si l'on supprime le retour du carburant au réservoir, il devient alors impossible d'évacuer l'air purgé vers le réservoir et le temps de montée en pression s'en trouve encore augmenté. L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés en proposant un circuit d'alimentation en carburant liquide du type défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif automatique de purge des gaz contenus dans le carburant qui est agencé en parallèle au réseau de distribution et qui est situé verticalement au-dessus du point le plus haut du réseau. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le réseau de distribution comporte une rampe d'alimentation de plusieurs injecteurs de carburant qui délimite une chambre interne commune d'alimentation, et le point le plus haut du réseau est le point le plus haut de la chambre d'alimentation; le dispositif automatique de purge comporte un orifice d'arrivée du mélange carburant-gaz qui est relié au point le plus haut du réseau et un orifice de départ des gaz purgés qui est relié au réservoir de carburant ou à un dispositif de filtration des gaz purgés; - le dispositif automatique de purge comporte un corps qui délimite un cylindre de commande dans lequel un piston de commande est monté coulissant pour délimiter de manière étanche une chambre arrière principale de commande qui est reliée directement à I'orifice d'arrivée du dispositif et une chambre avant auxiliaire de commande qui est reliée à l'orifice d'arrivée du dispositif par un conduit de purge de section de passage réduite dont l'entrée est reliée à l'orifice d'arrivée du dispositif et dont la sortie est reliée à la chambre auxiliaire de commande qui comporte un orifice de sortie relié à l'orifice de départ du dispositif et qui est susceptible d'être obturé par un organe de fermeture porté par le piston lorsque ce dernier coulisse d'arrière en avant, à l'encontre d'un effort élastique taré de rappel, sous l'action d'une différence positive de pression entre les chambres principale et auxiliaire de commande; - I'organe de fermeture est un pointeau coaxial au piston dont l'extrémité libre avant est susceptible de coopérer avec un siège constitué par l'orifice de sortie formé dans la face transversale d'extrémité avant du cylindre; - I'effort élastique de rappel du piston est 1o appliqué à ce dernier par un ressort hélicoïdal de compression interposé entre la face avant du piston et la face transversale d'extrémité avant du cylindre; - I'axe du cylindre du dispositif automatique de purge est agencé sensiblement verticalement; la première pompe est une pompe basse pression qui refoule le carburant en direction d'une deuxième pompe haute pression qui refoule le carburant dans la rampe d'alimentation. D'autres caractéristiques et avantages de I'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique des principaux composants d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion à injection directe d'essence pour véhicule automobile réalisé conformément aux enseignements de l'invention; - la figure 2 est une vue schématique à grande échelle et en section axiale du dispositif automatique de purge du circuit d'alimentation selon l'invention qui est illustré en position de purge des gaz; et - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 sur laquelle le dispositif automatique de purge est illustré en position fermée, c'est- à-dire après la purge des gaz contenus dans le carburant. D'une manière connue, le circuit 10 d'alimentation en carburant d'un moteur à injection directe d'essence (non représenté) comporte un réservoir 12 dans lequel puise une première pompe basse pression 14 entraînée par un moteur 16. Une canalisation 18 relie l'orifice de refoulement de la pompe basse pression 14 à l'orifice d'entrée d'une deuxième pompe haute pression 17. 1s Un filtre 20 est interposé dans la canalisation 18 et une canalisation 22, agencée en dérivation sur la canalisation 18, permet d'assurer la régulation de la valeur basse pression du carburant grâce à un régulateur 24 de conception générale connue. La pompe haute pression 17 est entraînée en rotation pour refouler du carburant à haute pression à l'intérieur d'une chambre commune d'alimentation 26 qui, de manière connue, est formée à l'intérieur d'une rampe d'injection 28. La chambre 26 est reliée à des injecteurs 30, ici au nombre de quatre, qui sont illustrés schématiquement sur la figure. La régulation de la valeur haute pression du carburant est assurée au moyen d'un régulateur 32, de conception générale connue, qui est associé à un capteur de pression 34 et qui est monté dans une canalisation de retour 36 qui débouche dans la canalisation principale d'alimentation 18 en aval du filtre 20 et en amont de la pompe haute pression 17. Conformément aux enseignements de l'invention, le circuit 10 comporte un dispositif 38 qui est un dispositif automatique de purge des gaz, notamment de l'air contenu dans le carburant circulant dans le circuit 10. Conformément à une caractéristique de l'invention, le dispositif automatique de purge 38 est agencé verticalement au dessus du point le plus haut du réseau 28, 30 de distribution de carburant aux chambres de combustion du moteur qui, dans le mode de réalisation préféré de l'invention illustré aux figures, est le point 40 le plus haut de la rampe d'injection 28. Ainsi, ce point 40 est relié à un orifice 42 du dispositif automatique de purge 38 et à la canalisation de retour 36 en aval du régulateur 32. On décrira maintenant plus en détail le dispositif automatique de purge 38 en se reportant aux figures 2 et 3. Le dispositif automatique de purge 38 illustré schématiquement aux figures 2 et 3 est pour l'essentiel constitué par un corps 44 à l'intérieur duquel est formé un cylindre de commande 46 qui est de préférence orienté avec son axe X-X verticalement. Le cylindre 46 est délimité verticalement vers le bas par une face transversale d'extrémité arrière 48 et verticalement vers le haut par une face transversale d'extrémité avant 50. Un piston 52 est monté coulissant dans le cylindre 46 pour y délimiter une chambre principale arrière de commande 54 et une chambre auxiliaire avant de commande 56. La chambre principale de commande 54 est io reliée à l'orifice 42 d'arrivée du mélange carburant-gaz par un conduit axial 58 qui débouche dans la face transversale d'extrémité arrière 48 du cylindre 46. L'extrémité supérieure 60 du conduit 58 constitue l'orifice d'entrée de la chambre principale arrière de i5 commande 54. Le corps 44 comporte un conduit axial 62 dont l'extrémité supérieure 64 constitue l'orifice de départ des gaz purgés et qui est relié par une canalisation 66 au réservoir de carburant, ou à un dispositif de filtration aussi appelé "canister" avant de rejeter les gaz purgés vers l'atmosphère. L'extrémité inférieure 68 du conduit 62 débouche axialement dans la face transversale d'extrémité avant du cylindre 46 et elle constitue l'orifice de sortie de la chambre auxiliaire de commande 56. Le corps 44 comporte aussi un conduit de purge dont l'extrémité d'entrée 72 est reliée à l'orifice d'entrée 60 de la chambre principale de commande 48, c'est-à-dire à cette dernière, et dont l'orifice de sortie 74 débouche radialement dans la chambre auxiliaire de commande 56. Le piston 52 est rappelé élastiquement, ici verticalement vers le bas, par un ressort hélicoïdal de compression 76 qui est interposé entre la face transversale avant 78 du piston 52 et la face transversale d'extrémité avant 50 de la chambre auxiliaire de commande 56, de manière à appliquer un effort élastique taré de rappel du piston 52 vers sa lo position de repos, qui est aussi la position de purge, dans laquelle sa face transversale arrière 80 est en appui axial contre la face transversale d'extrémité arrière 48 du cylindre 46. Le piston 52 porte un organe de fermeture de I'orifice de sortie 68 qui est ici un pointeau 82 coaxial au piston 52 dont l'extrémité libre avant conique 84 s'étend en regard de l'orifice de sortie 68. Dans la position de repos illustrée à la figure 2, l'orifice de sortie 68 est ouvert, c'est-à-dire que I'extrémité de sortie 74 du conduit de purge 70 communique avec le conduit 62 à travers la chambre auxiliaire de commande 56 tandis que, dans la position d'obturation illustrée à la figure 3, I'orifice de sortie 68 est fermé, empêchant ainsi toute communication entre la chambre auxiliaire de commande 56 et le conduit 62. Le dispositif automatique de purge 38 est prévu pour fonctionner en fonction de la différence de pression positive existant entre la chambre de commande principale 48 et la chambre auxiliaire de commande 56 en prenant en compte la différence de densité existant entre le carburant liquide d'une part et les gaz contenus dans ce dernier, c'est-à-dire notamment l'air. s Afin de prendre en compte cette différence de densité, le conduit de purge 70 présente une section de passage réduite et il comporte de préférence un dispositif d'étranglement 90 interposé dans le conduit de purge 70. o0 On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif automatique de purge 38. Le principe de fonctionnement du dispositif consiste à laisser passer les gaz, et notamment l'air, et à bloquer le carburant. Lors de la mise en route du moteur, la pompe basse pression 14 est mise en route et l'air éventuellement contenu dans le circuit 10 est "poussé" par le carburant jusqu'à l'orifice 42 d'arrivée du mélange carburant-gaz, puis à travers le conduit de purge 70 jusqu'à l'orifice 64 de départ de l'air purgé. L'air refoulé en direction du dispositif 38 agit bien entendu sur la face arrière 80 du piston 52 et il passe à travers le dispositif d'étranglement 90. Du fait de la faible densité de l'air, la différence de pression de part et d'autre du dispositif d'étranglement 90 est très réduite et l'effort net exercé sur le piston 52 par l'air est insuffisant pour vaincre l'effort de rappel taré exercé par le ressort 76 qui maintient le piston 42 dans sa position de repos illustrée à la figure 2, c'est-à-dire dans une position permettant l'évacuation de l'air purgé à travers la chambre auxiliaire 56 et le conduit 62. Après avoir chassé et purgé l'air, lorsque le carburant arrive à l'orifice d'arrivée 42 du dispositif de purge automatique 38, il circule dans le conduit 70 et à travers le dispositif d'étranglement 90 qui, du fait de la densité du carburant liquide, provoque une différence de pression importante entre la chambre principale 80 et la chambre auxiliaire de commande 56. Cette io différence de pression appliquée au piston 52 est supérieure à l'effort de rappel taré appliqué par le ressort 76 et il se produit alors un déplacement, vertical vers le haut, du piston 52 jusqu'à sa position illustrée à la figure 3 dans laquelle l'extrémité conique 84 du pointeau 82 obture l'orifice de sortie 68, évitant ainsi tout échappement de carburant à travers le conduit 62. Il REVENDICATIONS 1. Circuit (10) d'alimentation en carburant liquide d'un moteur à combustion de véhicule automobile, notamment d'un moteur à injection directe à essence, du type comportant au moins une première pompe (14) qui puise le carburant dans un réservoir (12) et qui le refoule dans un réseau (18, 26, 28) de distribution du carburant en direction des différentes chambres de combustion du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte o un dispositif (38) automatique de purge des gaz contenus dans le carburant qui est agencé en parallèle au réseau de distribution et qui est situé verticalement au-dessus du point le plus haut (40) du réseau. 2. Circuit selon la revendication précédente, is caractérisé en ce que le réseau de distribution comporte une rampe (28) d'alimentation de plusieurs injecteurs (30) de carburant qui délimite une chambre interne (26) commune d'alimentation, et en ce que le point le plus haut (40) du réseau est le point le plus haut de la chambre (26) d'alimentation. 3. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif automatique de purge (38) comporte un orifice (42) d'arrivée du mélange carburant-gaz qui est relié au point le plus haut du réseau et un orifice (64) de départ des gaz purgés qui est relié au réservoir de carburant ou à un dispositif de filtration des gaz purgés. 4. Circuit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif automatique de purge (38) comporte un corps (44) qui délimite un cylindre (46) de commande dans lequel un piston de commande (52) est monté coulissant pour délimiter une chambre arrière principale de commande (54) qui est reliée directement à l'orifice d'arrivée (42) du dispositif (38) et une chambre avant auxiliaire (56) de commande qui est reliée à l'orifice d'arrivée (42) du dispositif (38) par un conduit de purge (70) de section de passage réduite dont l'entrée (72) est reliée à l'orifice d'arrivée (42) du 0o dispositif et dont la sortie (74) est reliée à la chambre auxiliaire de commande (56) qui comporte un orifice de sortie (68) relié à l'orifice de départ (64) du dispositif (38) et qui est susceptible d'être obturé par un organe de fermeture (82, 84) porté par le piston (52) lorsque ce dernier coulisse d'arrière en avant, à l'encontre d'un effort élastique taré de rappel (76), sous l'action d'une différence positive de pression entre les chambres principale (54) et auxiliaire (56) de commande. 5. Circuit selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe de fermeture (82) est un pointeau coaxial au piston (52) dont l'extrémité libre avant (84) est susceptible de coopérer avec un siège constitué par l'orifice de sortie (68) formé dans la face transversale d'extrémité avant (50) du cylindre (46). 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'effort élastique de rappel du piston (52) est appliqué à ce dernier par un ressort hélicoïdal de compression (76) interposé entre la face avant (78) du piston et la face transversale d'extrémité avant (50) du cylindre (46). 7. Circuit selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'axe (X-X) du cylindre du dispositif automatique de purge (38) est agencé sensiblement verticalement. 8. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pompe (14) est une pompe basse pression qui refoule le carburant en direction d'une io deuxième pompe haute pression (17) qui refoule le carburant dans la rampe d'alimentation (26, 28).