Brevet FR2791092A1 — publié le 20000922

SYSTEME ELECTRIQUE D'INJECTION DE CARBURANT POUR MOTEUR DE MOTOCYCLETTE AVEC POMPE A CARBURANT MECANIQUE Contexte de l'invention 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale un système électrique d'injection de carburant et plus particulièrement un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique. 2. Description des techniques associées Les motocyclettes conventionnelles emploient principalement des moteurs à système de carburant carburé dans lesquels l'essence s'écoule du réservoir à carburant jusqu'au réservoir à carburant du carburateur par gravité. Quand le moteur fonctionne, le papillon commande l'écoulement d'air à l'intérieur du carburateur pour produire un vide partiel au niveau de l'injecteur du carburateur de façon à aspirer le carburant du réservoir à carburant pour le mélanger à l'air. Ensuite, le mélange carburant-air entre dans le cylindre du moteur pour produire une combustion. Ces moteurs à système de carburant carburé ont une structure relativement simple. En outre, quand la batterie est à plat, les moteurs peuvent être allumés pour démarrer avec une force externe, telle une pédale de démarrage. Cependant, les moteurs à système de carburant carburé sont incapables de calculer et de commander avec précision le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, ce qui entraîne une combustion de carburant relativement incomplète, un rendement énergétique inférieur et une pollution de l'air. Suite au développement des mesures de protection de l'environnement et aux progrès des technologies électroniques, l'industrie des motocyclettes a développé différents systèmes électriques d'injection de carburant pour moteurs de motocyclettes pour accroître le rendement énergétique et réduire la pollution de l'air. En référence à la figure 1, un des systèmes électriques d'injection de carburant actuels pour moteur de motocyclette comprend principalement un moteur 10, une unité de commande de moteur (microprocesseur) 11, une bobine d'allumage 12, un injecteur 13, un relais 14, une pompe à carburant électrique 15, une batterie 16, un filtre à carburant 17, un capteur de pression à l'admission 101, un capteur de température à l'admission 102, un capteur de température d'huile 103, un capteur d'angle de manivelle 104 et un capteur de position du papillon 105. Quand le moteur fonctionne, le capteur de pression à l'admission 101, le capteur de température à l'admission 102, le capteur de température d'huile 103, le capteur d'angle de manivelle 104 et le capteur de position du papillon 105 envoient respectivement leur signal de détection à l'unité de commande du moteur 11 pour lui permettre d'effectuer des calculs avec précision et ensuite, l'unité de commande du moteur 11 envoie ses signaux de commande au relais 14 pour commander respectivement la bobine d'allumage 12 et l'injecteur 13 de façon à calculer et à commander avec précision le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, ce qui améliore le rendement énergétique et réduit la pollution de l'air. Même si le système électrique d'injection de carburant pour moteur de motocyclette exposé ci-avant peut calculer et commander avec 2 0 précision le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, la pompe à carburant électrique 15 nécessite un courant électrique suffisant pour pouvoir bien fonctionner de façon à délivrer du carburant de l'injecteur 13 jusqu'au moteur 10 pour produire une combustion. En ce qui concerne l'alternateur de courant, l'électricité générée par celui-ci est suffisante pour alimenter les charges électriques, tels le phare avant, les clignotants, le feu arrière, le feu de stop et le klaxon. Cependant, la pompe à carburant électrique 15 consomme beaucoup d'électricité générée par l'alternateur et l'électricité restante est par conséquent insuffisante pour alimenter les autres charges électriques. Cette 3 0 situation est peu rentable pour l'utilisation et la répartition de l'électricité de l'alternateur. En outre, quand il n'y a pas suffisamment d'électricité dans la batterie, il est impossible de démarrer le moteur même par une force externe puisque le courant généré par l'alternateur est insuffisant pour alimenter la pompe à carburant électrique 15. Résumé de l'invention Le principal but de la présente invention est de proposer un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique pour améliorer le rendement énergétique et réduire la pollution de l'air. Un autre but de la présente invention est de proposer un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique pour améliorer l'utilisation et la répartition de l'électricité de l'alternateur. 1 0 Un autre but de la présente invention est de proposer un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique dans lequel le moteur peut être mis en marche par une force externe quand il n'y a pas suffisamment d'électricité dans la batterie. Un autre but encore de la présente invention est de proposer un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique dans lequel la complexité du système électrique d'injection de carburant pour motocyclette peut être réduite grâce à la pompe à carburant mécanique. Pour parvenir aux buts ci-avant, le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique d'après la présente invention comprend un moteur, une unité de commande du moteur (microprocesseur), une bobine d'allumage, un injecteur, un relais, une pompe à carburant mécanique, une batterie, un filtre à carburant, un capteur de pression à l'admission, un capteur de température à l'admission, un capteur de température d'huile, un capteur d'angle de manivelle et un capteur de position du papillon. La présente invention est caractérisée en ce que le carburant dans le réservoir à carburant est pompé vers l'injecteur pour y être mélangé à de l'air pour produire une combustion, en quantité suffisante et sous une pression suffisante par la pompe à carburant mécanique entraînée par le vilebrequin ou l'arbre à cames du moteur. La pompe à carburant mécanique d'après la présente invention comprend principalement un socle, un corps de pompe, un rotor et un couvercle de pompe, le couvercle de pompe étant pourvu d'une arrivée de carburant à travers laquelle le carburant provenant du réservoir à carburant s'écoule dans la pompe mécanique et le corps de pompe étant pourvu d'une sortie de carburant à travers laquelle le carburant pressurisé s'écoule vers l'injecteur. Le socle supporte le corps de pompe dans une position appropriée par rapport au moteur et le rotor de la pompe à carburant est entraîné par un arbre d'entraînement relié au vilebrequin ou à l'arbre à cames du moteur. D'après le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention, puisque la pompe à carburant mécanique est entraînée directement par le vilebrequin ou l'arbre à cames du moteur et ne consomme pas d'électricité de l'alternateur, l'électricité de l'alternateur est suffisante pour alimenter toutes les charges électriques de la motocyclette. Le moteur peut être mis en marche par une force externe quand il n'y a pas suffisamment d'électricité dans la batterie. En plus, le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention calcule et commande précisément le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, ce qui améliore le rendement énergétique et réduit la pollution de l'air. D'autres buts et avantages ainsi que de nouvelles caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés. Brève description des dessins La figure 1 est un dessin schématique représentant le système électrique conventionnel d'injection de carburant pour motocyclette; la figure 2 est un dessin schématique représentant le système électrique conventionnel d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention; la figure 3 est une vue en perspective éclatée représentant la pompe à carburant mécanique pour motocyclette de la présente invention et la figure 4 est une vue en coupe représentant la pompe à carburant mécanique pour motocyclette de la présente invention. Description détaillée du mode de réalisation préféré En référence à la figure 2, le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique d'après la présente invention comprend principalement un moteur 20, une unité de commande du moteur (microprocesseur) 21, une bobine d'allumage 22, un injecteur 23, un relais 24, une batterie 26, un filtre à carburant 28, une pompe à carburant mécanique 30, un capteur de pression à l'admission 201, un capteur de température à l'admission 202, un capteur de température d'huile 203, un capteur d'angle de manivelle 204 et un capteur de position du papillon 205. La pompe à carburant mécanique est entraînée par le vilebrequin ou l'arbre à cames 211 du moteur 20 (représenté sur les figures 3 et 4). Quand le moteur 20 est mis en marche et fonctionne, la pompe à carburant mécanique 30 pompe le carburant dans le réservoir à carburant 27 à travers le filtre à carburant 28 jusqu'à l'injecteur 23 afin de le mélanger à de l'air pour produire une combustion à l'intérieur du cylindre du moteur. Le capteur de pression à l'admission 201 détecte la pression à l'admission du moteur 20, le capteur de température à l'admission 202 détecte la température à l'admission du moteur 20, le capteur de température d'huile 203 détecte la température de l'huile du moteur 20, le capteur d'angle de manivelle 204 détecte l'angle de manivelle du moteur 20 et le capteur de position du papillon 205 détecte la position du papillon du moteur 20, puis ils envoient respectivement leur signal de détection à l'unité de commande du moteur (microprocesseur) 21 pour que celui-ci les traite. En fonction des signaux de détection ci-avant, l'unité de commande du moteur 21 calcule avec précision le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, ce qui améliore le rendement énergétique et réduit la pollution de l'air. D'après le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention, puisque la pompe à carburant mécanique 30 est entraînée directement par le vilebrequin ou l'arbre à cames 211 du moteur et ne consomme pas d'électricité de l'alternateur, l'électricité de l'alternateur est suffisante pour alimenter toutes les charges électriques de la motocyclette. Le moteur 20 peut être mis en marche par une force externe quand il n'y a pas suffisamment d'électricité dans la batterie 26. Il convient de noter que l'unité de commande du moteur (microprocesseur) 21, la bobine d'allumage 22, le capteur de pression à l'admission 201, le capteur de température à l'admission 202, le capteur de température d'huile 203, le capteur d'angle de manivelle 204 et le capteur de position du papillon 205 peuvent être construits en un seul module de commande du moteur pour commander le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage. En référence à la figure 2 et à la figure 3, la pompe à carburant mécanique 30 d'après la présente invention comprend un socle 31, un corps de pompe 32, un rotor 33 et un couvercle de pompe 34, le couvercle de pompe 34 étant pourvu d'une arrivée de carburant 35 à travers laquelle le carburant provenant du réservoir à carburant 27 s'écoule par une conduite de carburant 25 jusque dans la pompe mécanique 30 et le corps de pompe 32 étant pourvu d'une sortie de carburant 36 à travers laquelle le carburant pressurisé s'écoule vers l'injecteur 23. Le socle 31 supporte le corps de pompe 32 dans une position appropriée par rapport au moteur 20 et le rotor 33 de la pompe à carburant 30 est entraîné par un arbre d'entraînement 40 relié au vilebrequin ou à l'arbre à cames 211 du moteur. En référence à la figure 3 et à la figure 4, d'après la pompe à carburant mécanique 30 de la présente invention, le socle 31 a la forme d'un disque rond ayant une base 311 et une bride annulaire 312 à la périphérie de la base 311. Un trou axial 313 est ménagé au centre de la base 311 et une pluralité de trous de connexion 314 est ménagée autour du trou axial 313. Une pluralité de trous de montage 315 est ménagée au niveau de la bride annulaire 312. Un roulement 41 est disposé au niveau du trou axial 313 pour recevoir l'arbre d'entraînement 40 pour être relié à une clavette d'entraînement 39 de la pompe à carburant mécanique 30. Une pluralité de boulons 316 est insérée à travers les trous de connexion 314 pour permettre le montage du socle 31 dans une position appropriée par rapport au moteur ou à la boîte de transmission par engrenages. Le corps de pompe 32 a également la forme d'un disque rond avec une base 321 et une bride annulaire 322 à la périphérie de la base 321, et il peut être inséré à l'intérieur de la bride annulaire 312 du socle 31 et solidement fixé en vissant les vis 317 sur le socle 31 de façon à venir en butée contre la bride annulaire 322. Un trou axial 323 est ménagé au centre de la base 321 et une sortie de carburant 36 est ménagée au niveau de la base 321. Un joint d'arbre 38 est disposé à l'intérieur du trou axial 323 pour recevoir la clavette d'entraînement 39 reliée à l'arbre d'entraînement 40. Le rotor 33 est disposé à l'intérieur du corps de pompe 32 et est mis en rotation par la clavette d'entraînement 39. Le couvercle de pompe 34 ainsi qu'un joint étanche à l'huile 37 scellent fermement le rotor 33 à l'intérieur du corps de pompe 32 et le couvercle de pompe 34 est solidement fixé au corps de pompe 32 en vissant les vis 341 dans leur trou de connexion 342 pour les mettre en prise avec les trous 324 au niveau de la bride 322 du corps de pompe 32. Le couvercle de pompe 34 comprend une arrivée de carburant 35 à travers laquelle le carburant provenant du réservoir à carburant 27 s'écoule par la conduite de carburant 25 jusque dans la pompe mécanique 30. Le carburant est alors pressurisé par le rotor 33 et s'écoule par les sorties de carburant vers l'injecteur 23. D'après le mode de réalisation préféré de la pompe à carburant mécanique 30 de la présente invention, l'arbre d'entraînement 40 est relié au vilebrequin ou à l'arbre à cames 211 du moteur au moyen d'un manchon de connexion 50 ayant un filet intérieur 51 destiné à venir en prise avec le filet extérieur 212 du vilebrequin ou de l'arbre à cames 211 du moteur. En variante, l'arbre d'entraînement 40 est relié à la boîte de transmission par engrenages ou à l'engrenage de la pédale de démarrage au moyen du manchon de connexion 50. D'après le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention, puisque la pompe à carburant mécanique 30 est entraînée directement par le vilebrequin ou l'arbre à cames 211 du moteur, la boîte de transmission par engrenages ou l'engrenage de la pédale de démarrage, et qu'elle ne consomme pas d'électricité de l'alternateur, l'électricité de 2 5 l'alternateur est suffisante pour alimenter toutes les charges électriques de la motocyclette de façon à améliorer le rendement d'utilisation et de répartition de l'électricité de l'alternateur. En outre, le moteur 20 peut être mis en marche par une force externe, telle une pédale de démarrage, quand il n'y a pas suffisamment d'électricité dans la batterie 26. En plus, le système électrique d'injection de carburant pour motocyclette avec une pompe à carburant mécanique de la présente invention calcule et commande précisément le rapport du mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage, ce qui améliore le rendement énergétique et réduit la pollution de l'air. 3 5 Bien que l'invention ait été expliquée en relation avec son mode de réalisation préféré, il est entendu que de nombreuses autres modifications et variations possibles peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention tels qu'énoncés dans les revendications ciaprès. REVENDICATIONS 1. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette caractérisé en ce qu'il comprend: un moteur (20) ayant un injecteur (23); une pompe à carburant mécanique (30) destinée à délivrer du carburant à l'injecteur (23); et un module de commande du moteur (21) destiné à calculer le mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage et à émettre des signaux de commande pour commander le rapport du mélange carburant-air au niveau de l'injecteur. 2. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette caractérisé en ce qu'il comprend: un moteur (20) ayant un injecteur (23); une pompe à carburant mécanique (30) destinée à délivrer du carburant à l'injecteur (23); un capteur de pression à l'admission (201) destiné à détecter la pression à l'admission du moteur; un capteur de température à l'admission (202) destiné à détecter la température à l'admission du moteur; un capteur de température d'huile (203) destiné à détecter la température de l'huile du moteur; un capteur d'angle de manivelle (204) destiné à détecter l'angle de manivelle du moteur; un capteur de position du papillon (205) destiné à détecter la position du papillon du moteur; une bobine d'allumage (22); et une unité de commande du moteur (21) destinée à calculer le mélange carburant-air et le calage de l'injection et de l'allumage du carburant en fonction des signaux de détection du capteur de pression à l'admission (201), du capteur de température à l'admission (202), du capteur de température d'huile (203), du capteur d'angle de manivelle (204), du capteur de position du papillon (205) et à émettre des signaux de commande respectivement vers la bobine d'allumage (22) et l'injecteur (23) pour commander le rapport du mélange carburant-air au niveau de l'injecteur et le 2791092 moment d'allumage de la bobine d'allumage (22). 3. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pompe à carburant mécanique (30) comprend un socle (31), un corps de pompe (32), un rotor (33) et un couvercle de pompe (34), dans lequel le couvercle de pompe (34) est pourvu d'une arrivée de carburant (35) à travers laquelle le carburant provenant d'un réservoir à carburant (27) s'écoule par l'intermédiaire d'une conduite de carburant (25) jusque dans la pompe à carburant mécanique (30), le corps de pompe (32) est pourvu d'une sortie de carburant (36) à travers laquelle le carburant pressurisé par le rotor s'écoule vers l'injecteur et la pompe à carburant mécanique est entraînée par le moteur. 4. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur comprend un arbre à cames destiné à entraîner la pompe à carburant mécanique. 5. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur comprend un vilebrequin destiné à entraîner la pompe à carburant mécanique. 6. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur comprend une transmission par engrenages destinée à entraîner la pompe à carburant mécanique. 7. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur comprend un engrenage relié à une pédale de démarrage destiné à entraîner la pompe à 2 5 carburant mécanique. 8. Système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de commande du moteur (21) comprend un capteur de pression à l'admission (201) destiné à détecter la pression à l'admission du moteur, un capteur de température à l'admission (202) destiné à détecter la température à l'admission du moteur, un capteur de température d'huile (203) destiné à détecter la température de l'huile du moteur, un capteur d'angle de manivelle (204) destiné à détecter l'angle de manivelle du moteur, un capteur de position du papillon (205) destiné à détecter la position du papillon du moteur et une bobine d'allumage (22) destinée à commander le moment d'allumage. 1i 2791092 9. Pompe à carburant mécanique pour un système électrique d'injection de carburant pour un moteur de motocyclette, caractérisée en ce qu'elle comprend: un corps de pompe (32) ayant une sortie de carburant (35); un socle (31) destiné à monter le corps de pompe (32) sur le moteur (20); un rotor (33) disposé à l'intérieur du corps de pompe (32); et un couvercle de pompe (34) destiné à sceller le rotor à l'intérieur du corps de pompe, le couvercle de pompe ayant une arrivée de carburant, dans laquelle la pompe à carburant mécanique est entraînée mécaniquement par le moteur. 10. Pompe à carburant mécanique pour un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moteur comprend un arbre à cames destiné à entraîner la pompe à carburant mécanique. 1 1. Pompe à carburant mécanique pour un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moteur comprend un vilebrequin destiné à entraîner la pompe à carburant mécanique. 12. Pompe à carburant mécanique pour un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moteur comprend une transmission par engrenages destinée à entraîner la pompe à carburant mécanique. 13. Pompe à carburant mécanique pour un système électrique d'injection de carburant pour motocyclette selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moteur comprend un engrenage relié à une pédale de démarrage destiné à entraîner la pompe à carburant mécanique.