Brevet FR2786534A1 — publié le 20000602

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe et plus particulièrement, à un tel dispositif comprenant a) un réservoir de carburant, b) des premiers moyens de pompage du carburant contenu dans ledit réservoir, délivrant du carburant porté à un premier niveau de pression supérieur à la pression atmosphérique, c) des deuxièmes moyens de pompage alimentés par lesdits premiers moyens et délivrant du carburant porté à un deuxième niveau de pression, supérieur au premier, à au moins un injecteur dudit carburant dans un cylindre du moteur et d) des moyens de recyclage du carburant excédentaire non injecté dans le moteur vers lesdits deuxièmes moyens de pompage et ledit réservoir. On connaît, notamment dans des véhicules automobiles propulsés par un moteur à combustion interne à injection directe, des dispositifs de ce type, représentés aux figures 1 et 2 du dessin annexé. A la figure 1, le dispositif représenté comprend un réservoir 1 de carburant, une pompe 2 alimentée par le réservoir 1 et associée à un régulateur de pression 3 pour délivrer du carburant à une deuxième pompe 5, à travers un filtre 4, le carburant délivré par la pompe 2 étant porté à un premier niveau de pression supérieur à la pression atmosphérique, mais relativement bas, d'où le nom de "pompe basse pression" donné à la pompe 2. La deuxième pompe 5 relève encore la pression du carburant, jusqu'à un deuxième niveau, supérieur au premier, convenant à l' alimentation d' inj ecteurs de carburant 61, 62, 63, 64 montés sur une rampe 7 d'alimentation en carburant des cylindres d'un moteur à combustion interne à injection directe (non représenté). La pompe 2 est couramment entraînée par un moteur électrique alimenté par la batterie du véhicule, et la pompe 5 par le moteur à combustion interne lui-même. La pression du carburant délivré par la pompe 5, dite "pompe haute pression", est fixée par un régulateur 8, qui peut être un régulateur mécanique tel qu'un clapet taré par exemple, ou un régulateur électromécanique, tel qu'une électrovanne commandée par un calculateur 9. Dans ce dernier cas, un capteur 10 délivre au calculateur 9 un signal représentatif de la pression du carburant contenu dans la rampe 7, pour permettre au calculateur d'assurer la régulation de la pression du carburant dans cette rampe au niveau prédéterminé requis. Le calculateur 9 est couramment constitué par le calculateur de gestion du fonctionnement du moteur, commandant entre autres les injecteurs 6i (i de 1 à 4 dans l'exemple représenté). Le carburant non débité par les injecteurs 6i est renvoyé au réservoir pour être recyclé, par un conduit 11,12, mis à pression atmosphérique. Une partie 12 de ce conduit sert également de conduit de fuite pour la pompe basse pression 2, quand la pression du carburant qu'elle délivre dépasse le niveau fixé par le régulateur 3, un clapet taré par exemple. L'inconvénient d'un tel dispositif est que, outre la perte d'efficacité globale qui résulte de ce qui suit, l'intégralité du carburant non délivré aux injecteurs est renvoyée au réservoir, ce qui, compte tenu de l'échauffement subi par ce carburant lors de son passage dans la rampe 7, conduit à une génération importante de vapeurs de carburant dans le réservoir. Ces vapeurs sont susceptibles de saturer alors rapidement une cartouche de filtrage, à charbon actif par exemple, raccordant l'espace libre du réservoir 1 à l'atmosphère, en conduisant ainsi à une pollution de cette dernière. On a tenté de résoudre ce problème au moyen d'une variante du dispositif précédent, représentée à la figure 2 du dessin annexé, dans laquelle le conduit 11 est raccordé directement au filtre 4, en parallèle avec la sortie de la pompe basse pression 2. Dans cette configuration, on constate que le débit de fuite de la rampe 7 est renvoyé intégralement vers l'entrée de la pompe haute pression 5 sous la pression générée par la pompe basse pression 2 et régulée par le régulateur 3. Cette variante, si elle pallie les inconvénients du dispositif précédent, comporte néanmoins ses inconvénients propres. En effet, le débit de la pompe haute pression s'effectue alors en circuit fermé à l'exception d'un apport de carburant en provenance de la pompe basse pression compensant la consommation des injecteurs. Ce carburant s'échauffe alors considérablement, et, lors de l'arrêt du moteur, génère en particulier à l'entrée de la pompe haute pression un "bouchon" de vapeurs. Le bon fonctionnement des dispositifs du type décrit ci-dessus est notamment conditionné par leur capacité à assurer une montée en pression rapide et sûre du carburant fourni aux injecteurs, lors d'un démarrage du moteur, à froid ou à chaud. Il peut ne pas en être ainsi du fait de la présence d'un bouchon de vapeurs de carburant à l'entrée de la pompe haute pression 5, bouchon qui résulte, par exemple, du phénomène évoqué cidessus de vaporisation ou de "percolation" du carburant pendant un arrêt du moteur, dû à l'échauffement du carburant liquide à haute pression contenu dans la rampe 7 et dans les conduits raccordés à l'entrée de la pompe 5, sous l'effet des calories stockées dans les parties métalliques du moteur. La pompe haute pression 5 n'ayant qu'un faible rendement volumétrique quand le moteur à combustion interne qui l'entraîne tourne à bas régime, c'est seulement lorsque le carburant liquide fourni par la pompe basse pression 2 a chassé ces vapeurs de l'entrée de la pompe haute pression que celle-ci peut alimenter la rampe 7 et les injecteurs 6i avec un carburant à la haute pression convenable. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à inj ection directe du type décrit en préambule de la présente description, et qui ne présente pas les inconvénients exposés ci-dessus. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe comprenant a) un réservoir de carburant, b) des premiers moyens de pompage du carburant contenu dans ledit réservoir, délivrant du carburant porté à un premier niveau de pression supérieur à la pression atmosphérique, c) des deuxièmes moyens de pompage alimentés par lesdits premiers moyens et délivrant du carburant porté à un deuxième niveau de pression, supérieur au premier, à au moins un injecteur dudit carburant dans un cylindre du moteur et, d) des moyens de recyclage du carburant excédentaire non injecté dans le moteur vers lesdits deuxièmes moyens de pompage et ledit réservoir, ce dispositif étant remarquable en ce que lesdits moyens de recyclage comprennent un conduit parcouru simultanément par ledit carburant excédentaire et le carburant délivré par lesdits premiers moyens de pompage et en ce qu'un régulateur de pression formant partie desdits premiers moyens de pompage est placé en aval dudit conduit. Comme on le verra plus loin en détail, le dispositif suivant la présente invention cumule les avantages respectifs des dispositifs de la technique antérieure représentés aux figures 1 et 2 du dessin annexé, tout en en limitant les inconvénients. Suivant l'invention, le conduit parcouru simultanément par le carburant excédentaire et le carburant délivré par les premiers moyens de pompage aboutit sur l'entrée d'une pompe formant partie des deuxièmes moyens de pompage . D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l' examen du dessin annexé dans lequel : - les figures 1 et 2 sont des schémas de dispositifs d'alimentation en carburant de la technique antérieure, décrits en préambule de la présente description, et - les figures 3 et 4 sont des schémas de premiers et deuxièmes modes de réalisation du dispositif suivant l'invention, respectivement. Aux figures 3 et 4, des repères numériques, éventuellement affectés d'un "prime", identiques à des repères utilisés aux figures 1 et 2, repèrent des éléments ou organes identiques ou similaires. C'est ainsi qu'on retrouve sur les figures 3 et 4, un réservoir de carburant 1, des premiers moyens de pompage constitués par une pompe 2 et un régulateur "basse pression" 3, un filtre 4, des deuxièmes moyens de pompage constitués par une pompe 5 et un régulateur "haute pression" 8, une rampe 7 d'alimentation en carburant d'une pluralité d'injecteurs 6i, un conduit 11 de recyclage du carburant non absorbé par les injecteurs, un calculateur 9 commandant les injecteurs 6i et le régulateur 8, le calculateur recevant pour ce faire un signal d'un capteur 10 de pression de carburant. Classiquement, la pompe 2 basse pression est animée par un moteur électrique alors que la pompe 5 haute pression est animée par le moteur à combustion interne à injection directe alimenté par le dispositif suivant l'invention. Suivant l'invention, le carburant excédentaire, non absorbé par les injecteurs 6i est recyclé directement dans l'entrée de la pompe haute pression 5 par un conduit 15, à travers le filtre 4, et non pas renvoyé directement au réservoir. La pompe basse pression 2 débite elle-même du carburant frais venu du réservoir dans le conduit 15 en amont du filtre 4. Suivant l'invention encore, un conduit de renvoi de carburant au réservoir est alimenté en parallèle avec la pompe "haute pression" 5. Dans le mode de réalisation de la figure 3, ce conduit 14 part de l'entrée 13 de la pompe 5 pour renvoyer au réservoir 1 du carburant non absorbé par cette pompe "haute pression", le régulateur 3 "basse pression" étant placé dans ce conduit 14. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le conduit de renvoi 14' est "piqué" dans la partie à basse pression du corps de la pompe 5. Il ressort de ce qui précède que, suivant la présente invention, la pompe haute pression est alimentée par un mélange de carburant "chaud" en provenance de la rampe 7 alimentée en carburant à haute pression et de carburant "frais" à basse pression, en provenance du réservoir 1 et ceci aussi bien dans le mode de réalisation de la figure 3 que dans celui de la figure 4. Le mélange de carburant ainsi établi est délivré à la pompe 5, à une basse pression réglée par le régulateur 3 associé à la pompe 2. On tire de cet agencement divers avantages, non obtenus ensemble auparavant. En premier lieu, l'injection de carburant par la pompe 2 dans le conduit 11 de "fuite" du carburant excédentaire chaud venant de la rampe 7 provoque une condensation des vapeurs de carburant éventuellement contenues dans le carburant venu de la rampe. La pompe haute pression 5 est alors alimentée avec un carburant au moins largement purgé en vapeurs de carburant, ce qui permet l'amorçage rapide de cette pompe au démarrage du moteur, et ceci que celui-ci soit chaud ou froid. En second lieu, si le carburant contenu dans la rampe 7 ou dans le conduit 11 contient des vapeurs de carburant résiduelles qui n'auraient pas été entièrement condensées par le carburant frais injecté par la pompe 2 dans le conduit 11, ces vapeurs s'évacuent rapidement par le conduit 14 à basse pression (figure 3) ou par le conduit 14' (figure 4) vers le réservoir 1 à la pression atmosphérique. En troisième lieu, le circuit de carburant, entre la rampe 7 et la pompe haute pression 5, ne contient pas de parties à la pression atmosphérique. En amont de la pompe 5, le carburant reste à la basse pression fixée par le régulateur 3, y compris après l'arrêt du moteur (et donc des pompes 2 et 5). On limite ainsi la quantité de vapeurs de carburant qui peut se former dans le circuit par le phénomène de "percolation" évoqué plus haut. L'absence d'entrée d'air entre la rampe 7 et la pompe 5 empêche le vidage de cette partie du circuit, pendant les arrêts du moteur. Enfin, la circulation simultanée à basse pression, dans le conduit 15, du carburant excédentaire chaud venu de la rampe 7 et du carburant frais fourni par la pompe 2, permet de baisser la température du carburant renvoyé au réservoir 1. On limite ainsi considérablement la quantité de vapeurs de carburant renvoyée dans le réservoir, et donc la vitesse de saturation de la cartouche (non représentée) de filtrage de ces vapeurs, qui équipe classiquement un tel réservoir. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne à injection directe, comprenant a) un réservoir (1) de carburant, b) des premiers moyens de pompage (2,3) du carburant contenu dans ledit réservoir, délivrant du carburant porté à un premier niveau de pression supérieur à la pression atmosphérique, c) des deuxièmes moyens de pompage (5,8) alimentés par lesdits premiers moyens (2,3) et délivrant du carburant porté à un deuxième niveau de pression, supérieur au premier, à au moins un inj ecteur (6i) dudit carburant dans un cylindre du moteur et, d) des moyens de recyclage du carburant excédentaire non injecté dans le moteur vers lesdits deuxièmes moyens de pompage (5,8) et ledit réservoir (1), caractérisé en ce que lesdits moyens de recyclage comprennent un conduit (15) parcouru simultanément par ledit carburant excédentaire et le carburant délivré par lesdits premiers moyens de pompage (2,3) et en ce qu'un régulateur de pression (3) formant partie desdits premiers moyens de pompage (2,3) est placé en aval dudit conduit (15). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit (15) aboutit sur l'entrée (13) d'une pompe (5) formant partie desdits deuxièmes moyens de pompage (5,8). 3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit régulateur de pression (3) est placé dans un conduit (14;14') de renvoi de carburant audit réservoir (1). 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit conduit (14) est piqué sur l'entrée de ladite pompe (5). 5. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit conduit (14') est piqué sur une partie de ladite pompe (5) traversée par du carburant au premier niveau de pression. 6. Véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne à injection directe, équipé du dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.