Brevet FR2793847A1 — publié le 20001124

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN CARBURANT Contexte de l'invention - Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en carburant utilisé pour un moteur de type à injection à l'intérieur des cylindres, et en particulier, concerne un dispositif d'alimentation en carburant adapté pour diminuer la puissance d'une pompe destinée à mettre le carburant sous haute pression. - Description de la technique antérieure Le moteur Diesel est bien connu comme étant un moteur de type à carburant injecté à l'intérieur d'un cylindre appelé moteur de type à injection directe à l'intérieur des cylindres ou moteur de type à injection directe de carburant, mais il a également été proposé récemment, pour un moteur à allumage par bougie (moteur à essence) le type de moteur à injection de carburant à l'intérieur du cylindre. La capacité d'injecter du carburant à pression suffisante est requise pour un moteur de ce type à injection à l'intérieur des cylindres. La figure 5 montre un aménagement fondamental d'un dispositif d'alimentation en carburant connu et le carburant qui est mis sous une pression basse par une pompe à carburant basse pression 2 est régulé à une basse pression prédéterminée par un régulateur basse pression 2 et est fourni à l'élément de pompage 20A d'une pompe haute pression 20 à partir d'un passage de carburant basse pression 8. L'élément de pompage 20A met sous pression le carburant mentionné ci-dessus à une pression élevée et le fournit à un passage de carburant haute pression 9. Ce carburant sous haute pression est régulé à une haute pression prédéterminée par un régulateur haute pression 11 disposé dans le passage de carburant haute pression 9 et est injecté selon une distribution prédéterminé à l'intérieur des chambres de combustion respectives 22 du moteur 21 après avoir été transporté jusqu'à une tubulure d'injection 6, comme le montre la figure 6. A présent, une partie du carburant qui s'écoule par le passage de carburant haute pression 9 retourne à un réservoir de carburant 1 par l'intermédiaire d'un passage de purge 13 du régulateur haute pression. Le mouvement haut et bas du piston du moteur 21 est transmis à l'élément de pompage 20A par un arbre à cames 25 et ce mouvement transmis entraîne un piston non montré, ce qui met sous pression le carburant qui est aspiré à l'intérieur de la pompe haute pression 20. L'élément de pompage 20A du dispositif d'alimentation en carburant mentionné ci-dessus entraîne la pompe proportionnellement au nombre de tours de l'arbre à cames 25 du moteur 21 sans tenir compte de la consommation de carburant mis sous pression et injecté qui a un volume proportionnel au nombre de tours du moteur. En conséquence, I'élément de pompage 20A met sous pression et fournit la même quantité de carburant sans tenir compte de la quantité de carburant, élevée ou faible, exigée par le moteur. Il en résulte qu'une grande quantité de carburant, qui est déjà mise sous haute pression, est obligée de retourner au réservoir 1 à partir du passage de purge 13 du régulateur haute pression, même lorsque la quantité de carburant exigée par le moteur est faible, et ceci en particulier en cours de fonctionnement sous faible charge, ce qui donne lieu à des problèmes de perte de puissance élevée de la pompe. De même, un moteur qui présente de grandes modifications de la quantité de carburant qui est exigée en fonction de la charge du moteur, comme par exemple un moteur à combustion pauvre et dans un moteur à turbocompresseur, a une perte de puissance importante, ce qui a pour effet une dégradation de la consommation de carburant. La présente invention a été réalisée dans le but de surmonter les problèmes que posent les techniques connues ci-dessus. L'objet de la présente invention est de fournir un dispositif d'alimentation en carburant qui permette de diminuer la charge du moteur en réduisant au minimum la puissance de la pompe et d'améliorer les performances de consommation de carburant. Résumé de l'invention Un dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 1 comprenant des éléments de pompage multiples destinés à mettre le carburant sous une pression prédéterminée et à injecter le carburant sous pression, qui comporte des moyens destinés à arrêter la fonction d'au moins l'un desdits éléments de pompage en fonction de la quantité de carburant exigée par un moteur. Dans un dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 2, les moyens destinés à arrêter la fonction dudit (desdits) élement(s) de pompage sont aménagés de manière à se composer d'un clapet de connexion à deux orifices et d'un clapet de retenue. Dans un dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 3, le clapet de connexion à deux orifices est aménagé pour être normalement ouvert. Dans un dispositif d'alimentation selon la revendication 4, les éléments de pompage multiples sont aménagés dans le même carter. Dans un dispositif d'alimentation selon la revendication 5, les moyens destinés à arrêter la fonction dudit (desdits) élément(s) de pompage sont aménagés dans le même carter. Brève description des dessins La figure 1 montre un aménagement d'un dispositif d'alimentation en carburant selon le premier mode de réalisation. La figure 2 montre un aménagement d'un dispositif d'alimentation en carburant selon le second mode de réalisation. La figure 3 montre un aménagement d'un dispositif d'alimentation en carburant selon le troisième mode de réalisation. La figure 4 montre un aménagement d'un dispositif d'alimentation en carburant selon le quatrième mode de réalisation. La figure 5 montre un aménagement d'un dispositif d'alimentation en carburant connu. La figure 6 est un schéma montrant la relation entre un injecteur et un moteur. Description des modes de réalisation préférés La description des modes de réalisation sera faite à présent en faisant référence aux dessins. - Mode de réalisation n 1 La figure 1 représente un schéma d'un aménagement fondamental d'un dispositif d'alimentation en carburant selon le premier mode de réalisation, dans lequel le repère 1 indique un réservoir de carburant comprenant une pompe à carburant basse pression 2; les repères 3A et 3Z indiquent les premier et second éléments de pompage, aménagés respectivement en parallèle pour mettre sous haute pression le carburant devant alimenter le moteur et à l'injecter; le repère 4 indique un clapet de retenue, le repère 5A indique un clapet de connexion à deux orifices de type normalement fermé, et le clapet de retenue 4 en liaison avec le clapet de connexion à deux orifices 5A comprend des moyens destinés à arrêter la fonction du second élément de pompage mentionné ci-dessus; le repère 6 indique un ensemble d'injection de carburant se composant d'une tubulure d'injection comportant un certain nombre d'injecteurs 7 correspondant au nombre de cylindres d'un moteur non montré, le repère 8 indique un passage de carburant basse pression destiné à relier le côté injection de la pompe à carburant basse pression 2 au côté admission de carburant des premier et second éléments de pompage 3A, 3Z; le repère 9 indique un passage de carburant haute pression destiné à relier le côté injection des premier et second éléments de pompage 3A, 3Z et la tubulure d'injection 6; le repère 10 indique un régulateur basse pression destiné à réguler la pression du carburant qui doit être transporté depuis la pompe de carburant basse pression 2; le repère 11 indique un régulateur haute pression qui est disposé dans le passage de carburant haute pression 9 et qui régule la pression du carburant sous haute pression fourni à partir du premier élément de pompage 3A ou fourni à la fois à partir du premier élément de pompage 3A et du second élément de pompage 3Z; le repère 12 indique un passage de purge du régulateur basse pression 10, et le repère 13 indique un passage de purge du régulateur haute pression 11, et ces passages de purge 12 et 13 sont unifiés sur un passage commun qui est relié au réservoir de carburant 1. De même, le repère 14 indique un passage de dérivation relié à une partie située entre le clapet de retenue 4 et le côté injection du second élément de pompage 3Z et qui est relié au passage de carburant basse pression 8 par l'intermédiaire du clapet de connexion à deux orifices 5A Le clapet de retenue 4 est disposé entre le côté injection du second élément de pompage 3Z et le passage de carburant haute pression 9 et a pour fonction d'empêcher le carburant, qui est fourni à partir du premier élément de pompage 3A et transporté jusqu'au passage de carburant haute pression 9, de s'écouler à l'intérieur de l'élément de pompage 3Z. Le clapet de connexion à deux orifices 5A est une sorte de clapet électromagnétique disposé dans le passage de dérivation 14 et est adapté pour fermer le passage de dérivation 14 lors des coupures d'alimentation en électricité du solénoïde; et en conséquence, le clapet 5A est appelé clapet de connexion à deux orifices de type normalement fermé. En alimentant le solénoïde en électricité, le clapet électromagnétique est ouvert et à son tour le clapet de connexion à deux orifices 5A ouvre le passage de dérivation 14, ce qui, par une opération de mise sous pression de l'élément de pompage 3Z, le met à l'arrêt, et le carburant aspiré dans l'élément de pompage 3Z retourne au passage basse pression 8 par le passage de dérivation 14; en coupant l'électricité qui alimente le solénoïde 5S, le passage de dérivation 14 se ferme et l'élément de pompage 3Z est mis en action de mise sous pression du carburant. Sur la figure 1, de manière à représenter clairement la présente invention, les éléments qui sont montés de manière courante dans le dispositif d'alimentation en carburant comme des éléments amortisseurs de pulsations, par exemple un amortisseur haute pression, un amortisseur basse pression et des filtres, ont été supprimés. Bien que puisse se présenter le cas o un clapet de retenue est également disposé sur le côté alimentation du premier élément de pompage 3A afin d'améliorer les performances au démarrage, de manière à décrire clairement la fonction du clapet de retenue 4 par rapport aux moyens d'arrêt d'alimentation disposés sur le second élément de pompage 3Z, il est montré à titre d'exemple sur la figure 1, un aménagement dans lequel un clapet de retenue sur le côté alimentation du premier élément de pompage 3A a été supprimé. Il sera fait à présent une description du fonctionnement du dispositif d'alimentation en carburant ayant l'aménagement mentionné ci-dessus. Tout d'abord, il sera fait une description d'un cas dans lequel la quantité de carburant exigée par un moteur est élevée, de sorte qu'à la fois le premier élément de pompage 3A et le second élément de pompage 3Z sont actionnés. Le carburant est mis sous basse pression par une pompe basse pression 2 et ensuite, le carburant sous pression est régulé à une basse pression prédéterminée par le régulateur de pression 10 et ce carburant régulé est transporté du côté de l'admission du premier élément de pompage 3A et de celui du second élément de pompage 3Z à partir du passage de carburant basse pression 8; au cours de cette procédure, du fait que le solénoïde 5S n'est pas alimenté en électricité, le clapet de connexion à deux orifices de type normalement fermé 5A disposé dans le passage de dérivation 14 est en condition de fermeture, et ainsi, le passage de dérivation 14 est fermé. Ensuite, le second élément de pompage 3Z exécute l'opération de mise sous pression, et le carburant est mis sous pression respectivement par le premier élément de pompage 3A et par le second élément de pompage 3Z, est foumrni au régulateur haute pression 11, est transporté jusqu'à la tubulure d'injection 6, et ensuite est injecté à l'intérieur des chambres de combustion du moteur (non montré) à partir des injecteurs 7 selon une distribution prédéterminée. Lorsque la pression du carburant qui passe dans le passage de carburant haute pression 9 dépasse une valeur de réglage haute pression qui est ajustée dans le régulateur haute pression 11 mentionné ci-dessus, une partie du carburant qui se trouve dans le passage de carburant haute pression 9 retoumrne dans le réservoir de carburant 1 à partir du régulateur 11 par le passage de purge 13. De la même manière, lorsque la pression du carburant qui passe par le passage de carburant basse pression 8 dépasse la valeur de réglage qui est ajustée dans le régulateur basse pression 10, une partie du carburant qui se trouve dans le passage de carburant basse pression 8 retourne dans le réservoir de carburant 1 par le passage de purge 12. D'autre part, lorsque la quantité de carburant exigée par un moteur est faible, l'opération de mise sous pression du second élément de pompage 3Z est mise à l'arrêt par ouverture du passage de dérivation 14 en alimentant en électricité le solénoïde 5S du clapet de connexion à deux orifices: en ouvrant le passage de dérivation 14, le côté alimentation du second élément de pompage 3Z et le passage de carburant basse pression 8 sont connectés, ensuite la pression du côté alimentation est réduite, et il en résulte que le carburant basse pression aspiré à l'intérieur du second élément de pompage 3Z passe au travers du second élément de pompage 3Z sans être mis sous pression et retourne au passage de carburant basse pression 8 par le passage de dérivation 14. Dans cet exemple, seul le carburant haute pression mis sous pression par le premier élément de pompage 3A est fourni au passage de carburant haute pression 9. De cette manière, étant donné que l'opération de mise sous pression de l'élément de pompage 3Z est arrêtée, le travail effectué par les pistons (non montrés) de l'élément de pompage 3Z devient égal à zéro et ainsi, la consommation d'énergie de la pompe destinée à mettre le carburant sous pression peut être réduite au minimum. Le clapet de retenue 4 est disposé sur le côté alimentation de l'élément de pompage 3Z, et ainsi, le carburant mis sous haute pression par le premier élément de pompage 3A ne peut pas s'écouler à l'intérieur de l'élément de pompage 3Z ni du passage de dérivation 14. De cette manière, selon le premier mode de réalisation, le dispositif d'alimentation en carburant comprend les premier et second éléments de pompage 3A et 3Z qui mettent sous pression le carburant qui doit alimenter le moteur à une haute pression prédéterminée, et pour y être injecté, il est fourni le clapet de retenue 4 et le clapet de connexion à deux orifices 5A sont disposés du côté alimentation du second élément de pompage 3Z, le passage de dérivation 14 qui relie une partie située entre le clapet de retenue 4 et le côté alimentation de l'élément de pompage 3Z au passage basse pression 8; ainsi, lorsque la quantité de carburant requise pour l'alimentation du moteur est faible, I'opération de mise sous pression du second élément de pompage 3Z est arrêtée par l'ouverture du passage de dérivation 14 en ouvrant le clapet de connexion à deux orifices A, ce qui permet de réduire au minimum la puissance de la pompe destinée à l'alimentation en carburant et ce qui a pour résultat d'éviter une perte de puissance plus élevée que nécessaire de même qu'une dégradation de la consommation de carburant. De même, étant donné que les deux éléments de pompage sont fabriqués suivant des spécifications identiques, les pièces qui constituent ces éléments de pompage peuvent être standardisées. - Mode de réalisation n 2 Si, selon le premier mode de réalisation, I'ouverture et la fermeture du passage de dérivation s'effectuent au moyen du clapet de connexion à deux orifices 5A de type normalement fermé, dans le second mode de réalisation, comme le montre la figure 2, à la place du clapet de connexion à deux orifices 5A mentionné ci- dessus, un clapet de connexion à deux orifices 5B de type normalement ouvert est utilisé pour réduire la charge du moteur lorsque la quantité de carburant requise par le moteur est faible. Le clapet de connexion à deux orifices normalement ouvert 5B est un type de clapet électromagnétique, de sorte qu'il est ouvert lorsqu'il n'y a d'alimentation en électricité au solénoïde 5S, et l'élément de pompage 3Z est mis en état de mise sous pression par la fermeture du passage de dérivation 14 en alimentant en électricité le solénoïde 5S et le carburant mis sous haute pression est fourni au passage haute pression 9; et en arrêtant l'alimentation en électricité du solénoïde 5S, le passage de dérivation 14 est ouvert et l'opération de mise sous pression de l'élément de pompage 3Z est arrêtée, et ainsi, le carburant aspiré à l'intérieur de l'élément de pompage 3Z retourne au passage de carburant basse pression 8 par le passage de dérivation 14. En conséquence, en utilisant le clapet de connexion à deux orifices 5B de type normalement ouvert à la place du clapet de connexion à deux orifices 5A mentionné ci-dessus, I'électricité est fournie au solénoïde 5S lorsque la quantité de carburant requise par le moteur est importante, c'est-à-dire lorsque la sortie du moteur est élevée, et l'alimentation en électricité est coupée lorsque la sortie du moteur est basse, ce qui permet une réduction de l'effet du clapet de connexion à deux orifices exercé sur la charge du moteur. - Mode de réalisation n0 3 Selon les premier et second modes de réalisation, le second élément de pompage 3Z est adapté pour arrêter sa fonction d'alimentation en carburant en fonction de la quantité de carburant requise par le moteur en utilisant un aménagement tel que sont fournis les premier et second éléments de pompage 3A et 3Z, et que sont fournis également des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation qui comprennent le clapet de retenue 4 et le clapet de connexion à deux orifices A (ou le clapet de connexion à deux orifices 5B) sur le second élément de pompage 3Z, mais comme le montre la figure 3, le même effet que celui obtenu dans les premier et second modes de réalisation sera produit en fournissant le second élément de pompage 3Z qui se compose de deux éléments de pompage 3a, 3b, qui exécutent une opération de mise sous pression soutenue en continu et qui ont une capacité inférieure à celle du premier élément de pompage 3A, des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation qui se composent du clapet de retenue 4 et du clapet de connexion à deux orifices 5A (ou du clapet de connexion à deux orifices 5B). A présent, le nombre d'éléments de pompage qui exécutent une opération de mise sous pression soutenue en continu, celui des éléments de pompage qui ont des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation et la capacité des éléments de pompage doivent être déterminés de manière appropriée en fonction des modifications de la quantité de carburant requise par le moteur et en fonction de l'ajustement du but à atteindre pour réduire la perte de puissance de la pompe, et ainsi, plus de trois éléments en opération soutenue peuvent être utilisés. De même, il est possible d'utiliser une pluralité d'éléments de pompage qui ont des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation, et les moyens qui précèdent destinés à arrêter la fonction d'alimentation peuvent être fournis à la totalité des éléments de pompage. Toutefois, il est inutile de dire qu'au moins un élément de pompage doit être commandé pour réaliser l'opération de mise sous pression lorsque les clapets de retenue 4 et les clapets de connexion à deux orifices 5A (ou clapet de connexion à deux orifices 5B) sont fournis à la totalité des éléments de pompage. - Mode de réalisation n0 4 La figure 4 est un schéma montrant un aménagement fondamental du dispositif d'alimentation en carburant selon le premier mode de réalisation. Sur la figure 4, le repère 1 indique un réservoir de carburant comprenant une pompe à carburant basse pression 2; les repères 3a, 3b et 3Z indiquent des éléments de pompage qui sont aménagés mutuellement en parallèle pour mettre sous haute pression le carburant devant alimenter le moteur à une pression déterminée et à l'injecter; le repère 4 indique un clapet de retenue, le repère 5A indique un clapet de connexion à deux orifices de type normalement ouvert, et le clapet de retenue 4 et le clapet de connexion à deux orifices 5A comprennent des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation de l'élément de pompage 3Z; le repère 6 indique une tubulure d'injection, le repère 7 indique un injecteur, le repère 8 indique un passage de carburant basse pression, le repère 9 indique un passage de carburant haute pression, le repère 10 indique un régulateur basse pression, le repère 11 indique un régulateur haute pression, le repère 12 indique un passage de purge du régulateur basse pression 10, et le repère 13 indique un passage de purge du régulateur haute pression 11. Selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention, les éléments de pompage 3a, 3b, 3Z, et le clapet de retenue 4 et le clapet de connexion à deux orifices 5B, tous deux constituant des moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation de l'élément de pompage 3Z, sont logés dans le même carter, ce qui permet de raccourcir les tubulures entre les éléments 3a, 3b, 3Z, etc, et également de réduire les dimensions et le poids du dispositif d'alimentation en carburant. Comme mentionné ci-dessus, selon la présente invention telle que décrite dans la revendication 1, le dispositif d'alimentation en carburant comprend des éléments de pompage multiples destinés à mettre le carburant sous une pression prédéterminée et à fournir ledit carburant sous pression et qui comporte des moyens destinés à arrêter la fonction d'au moins l'un desdits éléments de pompage en fonction de la quantité de carburant requise par le moteur, et ce dispositif est adapté pour ne pas remplir de fonction de mise sous pression à au moins l'un des éléments de pompage lorsque la quantité de carburant requise par le moteur est faible, et ainsi, la puissance de la pompe destinée à l'alimentation en carburant peut être réduite au minimum. Il en résulte qu'il est possible d'obtenir une réduction de la charge du moteur de même qu'une amélioration de la consommation de carburant. Selon la pressente invention telle que décrite dans la revendication 2, les moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation sont aménagés de manière à se composer d'un clapet de connexion à deux orifices et d'un clapet de retenue, et ainsi, un aménagement simple permet d'arrêter la fonction d'alimentation de l'élément de pompage respectif. Selon la présente invention telle que décrite dans la revendication 3, le clapet de connexion à deux orifices est aménagé de manière à être normalement ouvert, et ainsi, lorsque la sortie du moteur est faible, I'effet qui s'exerce sur la charge du moteur par le fonctionnement du clapet de connexion à deux orifices peut être annulé. Selon la présente invention telle que décrite dans la revendication 4, des éléments de pompage multiples sont aménagés dans le même carter, et ainsi, il est possible de raccourcir la tubulure de même que de réduire les dimensions du dispositif d'alimentation en carburant. Selon la présente invention telle que décrite dans la revendication 5, les moyens destinés à arrêter la fonction d'alimentation sont aménagés dans le même carter, et ainsi, il est possible d'obtenir une réduction des dimensions du dispositif d'alimentation en carburant encore plus grande. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'alimentation en carburant comprenant des éléments de pompage multiples (3A, 3Z; 3a, 3b, 3Z) destinés à mettre un carburant sous une pression prédéterminée et à fournir ledit carburant sous pression, caractérisé par des moyens destinés à arrêter la fonction d'au moins l'un desdits éléments de pompage (3A, 3Z; 3a, 3b, 3Z) en fonction de la quantité de carburant requise par un moteur. 2. Dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens destinés à arrêter ladite fonction dudit ou desdits éléments de pompage (3A, 3Z; 3a, 3b, 3Z) sont aménagés de manière à se composer d'un clapet de connexion à deux orifices (5A; 5B) et d'un clapet de retenue (4). 3. Dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 2, dans lequel ledit clapet de connexion à deux orifices (5B) est aménagé pour être normalement ouvert. 4. Dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 1, dans lequel une multiplicité desdits éléments de pompage (3A, 3Z; 3a, 3b, 3Z) est aménagée dans le même carter. 5. Dispositif d'alimentation en carburant selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens destinés à arrêter la fonction d'arrêt dudit ou desdits éléments de pompage (3A, 3Z; 3a, 3b, 3Z) sont aménagés dans le même carter.