Brevet FR2795775A1 — publié le 20010105

Domaine technique La présente invention concerne une unité d'alimentation en carburant pour fournir du carburant à un moteur à combustion interne, l'unité ayant une extrémité côté aspiration et une extrémité côté pression avec un clapet an- ti-retour, intégré, pour alimenter en carburant les injec teurs. Une telle unité d'alimentation en carburant est par exemple une pompe électrique intégrée dans un système d'alimentation en carburant. Etat de la technique Pour entraîner des unités d'alimentation en car burant de moteurs à combustion interne, on peut utiliser par exemple un moteur électrique aligné axialement sur la pompe d'alimentation et logé dans un même boîtier (DE 43 31 801 A1). Le moteur électrique comporte un stator intégré dans le boîtier avec deux enroulements de stator ali mentés en alternance ; entre les enroulements de stator tourne un rotor monté dans les paliers du boîtier par l'intermédiaire d'un arbre. Le rotor est formé d'un support porté par l'arbre du rotor et dont la surface périphérique comporte des segments d'aimants maintenus également en appui contre le support par des pinces de fixation guidées sur l'arbre du rotor. Ces pinces de fixation sont réalisées pour assurer le centrage des segments d'aimants pendant le montage des différentes pièces du rotor et ce n'est qu'après la fin du montage de toutes les pièces du rotor que ces pinces sont serrées pour qu'elles tiennent les segments d'aimants en ap pui contre le rotor. Dans la configuration connue selon l'état de la technique, il est prévu un clapet anti-retour, derrière l'unité d'alimentation en carburant, dans le sens de passage du carburant. Exposé de l'invention La présente invention concerne une unité du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'à l'extrémité côté aspiration, le boîtier de l'unité intègre un clapet anti- retour destiné à maintenir la pression du système dans l'unité d'alimentation en carburant. L'avantage principal de l'invention est que le montage d'un clapet anti-retour sur la pompe électrique as sure l'étanchéité de la chambre d'alimentation de la pompe à carburant, par rapport au réservoir. Cette étanchéité de l'unité d'alimentation, alors coupée par rapport au réservoir de carburant, fait que même après un temps d'arrêt prolongé, le système d'alimentation en carburant ne se vide pas pro gressivement et reste rempli entre la pompe électrique jus qu'aux injecteurs. Le maintien de la pression dans le système d'alimentation en carburant évite par exemple la formation de bulles de gaz dans du carburant chaud, gaz qui peut entraîner des difficultés de démarrage. De plus, le montage selon l'invention d'un clapet anti-retour réduit de manière signi ficative le temps nécessaire à l'établissement de la pression si bien que le moteur démarre plus rapidement. Cela réduit de plus de manière très importante l'émission de gaz polluant au cours de la phase de démarrage. Selon un développement avantageux de l'invention, le clapet anti-retour est monté sur l'élément de transfert rotatif comme par exemple le rotor de l'unité d'alimentation en carburant. Grâce à cela, dans le cas par exemple d'une unité d'alimentation en carburant en forme de pompe électri que, sa cavité du moteur est protégée principalement contre les pertes de pression. Dans un développement préférentiel, l'élément d'obturation du clapet anti-retour coopère du côté aspiration de l'unité de transfert avec une surface de butée entourant le canal de transfert de carburant et cette surface de butée est réalisée sur un élément du boîtier. L'élément d'obturation du clapet anti-retour, prévu à l'extrémité du côté aspiration de l'unité de trans fert de carburant, peut avantageusement être réalisé comme tête hémisphérique, intéressant du point de vue de l'usinage, et cette tête est portée par une tige de guidage. En plus de la réalisation de l'élément d'obturation comme tête hémisphé rique on peut également envisager de réaliser l'élément d'obturation sous la forme d'un organe sphérique. L'organe sphérique ou bille peut être entouré par une cage réalisée dans un élément formant insert de boîtier. A la fois l'élément d'obturation, réalisé comme tête hémisphérique portée par une tige de guidage, ou l'organe d'obturation sphérique, peuvent être soumis à une force de rappel. Ainsi, la tige portant la tête hémisphérique peut être entourée par un ressort de rappel qui pousse la tête, à l'arrêt de l'unité d'alimentation en carburant, con tre les surfaces de butée de l'élément de boîtier et ferme ainsi le canal de transfert. De même, on peut avoir un élé ment d'obturation sphérique (bille) sollicité par la force d'un ressort dans sa cage ; le ressort de rappel s'appuie d'un côté contre la cage logeant la bille et s'appuie contre le siège de soupape de la surface de butée en fermant ainsi le canal de transfert, de manière garantie, à côté de l'élément de transfert de carburant. Un développement avantageux de la solution de l'invention correspond à une unité d'alimentation en carbu rant dont l'extrémité située du côté aspiration et dont l'extrémité située du côté pression ainsi que le clapet anti- retour intégré, sont prévus du côté aspiration de l'unité d'alimentation en carburant avec un clapet anti-retour à or gane d'obturation en forme de bille. Dans cette variante très avantageuse du point de vue du coût pour une unité de trans fert de carburant, on évite en outre de manière garantie une diminution de la pression dans la conduite de pression à cause de points de fuite dans la pompe électrique, par exem ple au niveau du couvercle de branchement de la conduite re liée aux injecteurs. L'élément en forme de bille s'applique, dans sa position de fermeture, avantageusement contre un siège de clapet, sur un côté de la cage entourant la bille, fermant ainsi le canal de transfert de carburant. Dessins Un exemple d'unité d'alimentation en carburant selon l'invention, représenté dans les dessins, sera décrit ci-après. Ainsi - la figure 1 montre une unité d'alimentation en carburant avec un clapet anti-retour à l'extrémité du côté aspira tion, - la figure 2 montre le clapet anti-retour à l'extrémité du côté aspiration, en position de fermeture, - la figure 3 montre le clapet anti-retour à l'extrémité cô té aspiration, en position de passage, - la figure 4 montre une unité d'alimentation en carburant avec une combinaison formée d'un clapet anti-retour dans le couvercle de raccordement et un clapet anti-retour à élément d'obturation en forme de bille à l'extrémité du côté aspiration. Exemples de réalisation La figure 1 montre une unité d'alimentation en carburant ayant un clapet anti-retour à son extrémité du côté aspiration. L'unité d'alimentation en carburant 1 se compose d'un boîtier 2 ayant une extrémité 3 côté aspiration et une extrémité 4 côté pression. La conduite venant du réservoir est reliée à l'extrémité côté aspiration 3 de l'unité d'alimentation en carburant 1 ; la conduite de carburant du système d'alimentation en carburant reliée aux injecteurs du moteur (non représentés ici) est reliée à l'extrémité côté pression 4 de l'unité d'alimentation en carburant 1. L'extrémité 4 côté pression de l'unité d'ali mentation en carburant 1 comporte un couvercle de raccorde ment 5 muni d'un clapet anti-retour 6 du côté de la pression. Ce clapet comprend un élément d'obturation 7 coopérant avec un siège de clapet 8 pour fermer l'extrémité côté pression 4 de l'unité d'alimentation en carburant 1. L'élément d'obturation 7 peut être chargé par un élément de ressort 10 et libère le passage de carburant vers une conduite d'ali mentation en carburant, pour fournir le carburant aux diffé rents injecteurs non représentés en détail ici. A l'extrémité 3, du côté aspiration du boîtier 2, il est prévu un clapet anti-retour 12. Egalement, du côté as piration 3 du boîtier 2 de l'unité d'alimentation en carbu rant 1, on a un élément de transfert 11 qui, dans le cas de la pompe électrique 1 représentée, est constitué par un ro tor. Le rotor 11 transfère le carburant à l'entrée côté aspi ration de l'unité d'alimentation 1 dans un canal 14 qui peut être fermé ou libéré par un élément d'obturation 15 d'un cla pet anti-retour 12. L'élément d'obturation 15 est cylindrique ou conique ; dans la vue de la figure 1, il est en forme de tête hémisphérique portée par l'extrémité d'une tige 19 s'étendant dans la direction longitudinale. La tige 19 est entourée par un élément de sécurité 17, par exemple un res sort hélicoïdal sollicitant l'élément d'obturation 15 avec une force de rappel. Le ressort hélicoïdal 19 s'appuie par une extrémité contre l'extrémité arrière de l'élément d'obturation 15 en forme de tête hémisphérique et par son au tre extrémité il s'appuie contre un insert 26 logé dans le boîtier 2. Dans la vue écorchée de la figure 1, la tête hé misphérique de l'élément d'obturation 15 est appliquée contre le siège de clapet 16 d'un élément de boîtier 27 et ferme le canal de transfert 14 de l'unité d'alimentation en carburant 1, à son extrémité 3, côté aspiration, pour éviter toute éva cuation non voulue. La surface du siège de clapet 16 est adaptée à la courbure de l'élément d'obturation 15 réalisé ici comme élément hémisphérique, ce qui évite toute perte de pression, rampante, par des fuites à l'extrémité côté aspira tion 3 de l'unité d'alimentation en carburant 1. La figure 2 montre, à échelle agrandie, le clapet anti-retour 12 selon l'invention prévu à l'extrémité côté as piration 3, le clapet étant montré en position de fermeture. Dans l'état représenté à la figure 2, l'unité d'alimentation en carburant 1 est au repos ; la tête hémi sphérique de l'organe d'obturation 15 est appuyée contre le siège de clapet 16 et évite toute sortie de carburant de la chambre d'alimentation 20 (dans le cas d'une pompe électrique il s'agit de la chambre du moteur) par l'intermédiaire du ca nal de transfert 4 à l'extrémité côté sortie 3. La pression systématique régnant dans le système d'alimentation en carbu rant au moment de la coupure de l'unité d'alimentation en carburant 1 met en oeuvre l'élément d'obturation 15 car la pression agit sur la surface de la section de la tige 19 et sur la surface annulaire du côté arrière de l'élément d'obturation. Un élément à ressort 17, prévu en option, sou tient l'élément d'obturation 15 appuyé contre le siège 16 ; on assure ainsi l'étanchéité du système d'alimentation en carburant y compris de la chambre d'alimentation 20 pour évi ter que le système ne se vide et ne perde la pression au ni veau de l'extrémité côté sortie 3 de l'unité d'alimentation en carburant 1. L'élément de sécurité 17, réalisé par exemple en forme de ressort hélicoïdal, peut servir en cas d'accident comme élément de protection mécanique, pour éviter dans ces conditions que le carburant ne puisse sortir de la chambre d'alimentation 20. Le canal de transfert 14 est séparé mécaniquement de la chambre d'alimentation 20 s'étendant en partie dans la cavité de l'insert 26 par la tête hémisphérique 15 mobile dans la direction longitudinale, ce qui interdit à la chambre d'alimentation 20 de se vider. La figure 3 montre une unité d'alimentation en carburant 1 dont l'extrémité côté aspiration 3 comporte un clapet anti-retour 12 en position passante. Après la mise en route de l'unité d'alimentation en carburant 1, le rotor 11 débite le carburant dans le canal de transfert 14 à l'extrémité côté sortie 3 du boîtier 2. La pression hydrostatique qui s'établit déplace l'élément d'obturation 15, qu'il s'agisse de la tête hémisphérique déjà décrite ou d'une bille 23, contre la force de ressort égale ment déjà évoquée, de sorte que la pression systématique s'établit dans la chambre d'alimentation 20 de l'unité d'alimentation 1., Le transfert de carburant se produit ; le carburant entoure tout d'abord la tige 19 en arrivant du ca nal 14 pour remplir la cavité réalisée dans l'insert 26 avant d'arriver dans la chambre d'alimentation 20. Comme l'élément d'obturation 15 en forme de tête hémisphérique est en retrait par rapport à son siège 16, le carburant arrive, lorsqu'on regarde dans la direction de transfert 22, dans la cavité de l'insert 26 de la chambre d'alimentation 20 en aval, c'est-à- dire la chambre du moteur de la pompe électrique. Un élément 27 du boîtier 2 est adapté au contour du rotor 11 et comporte le canal de transfert 14 en fonctionnant comme surface de bu tée munie du siège de clapet 16 dont le contour correspond à celui de l'élément d'obturation 15. En position de transfert 21 selon la figure 3, le carburant arrive en continu dans la chambre d'alimentation 20 ; le clapet anti-retour 12 à l'extrémité côté aspiration 3 et le clapet anti-retour 6 à l'extrémité côté pression 4 du couvercle de branchement 5 sont neutralisés. Les clapets an- ti-retour ne se mettent en oeuvre qu'à la coupure de la pompe électrique pour maintenir la pression systématique dans le système d'alimentation en carburant et éviter en particulier que la chambre d'alimentation 20 de l'unité d'alimentation 1 ne se vide. La figure 4 montre une unité d'alimentation en carburant combinant un clapet anti-retour dans le couvercle de branchement et un clapet anti-retour avec un élément d'obturation en forme de bille. Dans cette variante de réalisation, avantageuse du point de vue du coût, à l'extrémité côté aspiration 3 du boîtier 2, l'élément d'obturation 15 du clapet anti-retour 12 est formé par une bille. La bille 23 est entourée par une cage à bille 24 réalisée dans l'insert 26 logé en dessous de la paroi 13 du boîtier. Dans la position de fermeture 18 pré sentée ici, la bille 23 est appliquée contre la surface de butée 16 de l'insert 26 et entoure ainsi le canal de trans fert 14. La pression systématique régnant dans la chambre d'alimentation 20 de l'unité d'alimentation en carburant 1 suffit pour presser la bille 23 contre le siège 16. La bille 23 pourrait également être appliquée contre le siège 16 par la force de rappel engendrée par un ressort. Le ressort lui- même peut s'appuyer contre une surface, de préférence la sur face de la cage à bille 24 entourant une ouverture 25. La combinaison selon la figure 4 peut servir avantageusement pour éviter une chute de pression dans la conduite de pression à cause de fuites au niveau du clapet de limitation de pression de la pompe électrique. Pour cela, on peut combiner un clapet anti-retour 6 dans le couvercle de branchement 5 et un clapet anti-retour 12 avec comme élément d'obturation une bille 23. Après la coupure de la pompe élec trique, la bille 23, qui ferme le canal de transfert 14, évite que l'unité d'alimentation en carburant ne se vide. A côté des avantages déjà évoqués ci-dessus, le raccourcisse ment des temps de montée en pression dans le système d'alimentation en carburant et les émissions réduites permet tent par le maintien de la pression systématique dans le sys tème d'alimentation en carburant d'assurer un démarrage plus rapide du moteur même lorsque la puissance disponible dans la batterie est réduite car le temps d'avance pour l'éta blissement de la pression systématique est raccourci considé rablement. NOMENCLATURE 1 unité d'alimentation en carburant 2 boîtier 3 extrémité côté aspiration 4 extrémité côté pression 5 couvercle de branchement côté pression 6 clapet anti-retour côté pression 7 élément d'obturation 8 siège de clapet 9 ajutage de conduite 10 élément à ressort 11 rotor 12 clapet anti-retour 13 paroi du boîtier 14 canal de transfert 15 élément d'obturation 16 siège de clapet 17 élément de sécurité 18 position de fermeture 19 tige 20 chambre d'alimentation 21 position de transfert 22 passage de carburant 23 élément d'obturation en forme de bille 24 cage à bille 25 ouverture 26 insert 27 élément de boîtier R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Unité d'alimentation en carburant (1) pour fournir du carburant à un moteur à combustion interne, l'unité ayant une extrémité (3) côté aspiration et une extrémité (4) côté pres sion avec un clapet anti-retour (6), intégré, pour alimenter en carburant les injecteurs, caractérisée en ce qu' à l'extrémité côté aspiration (3), le boîtier (2) de l'unité (1) intègre un clapet anti-retour (12) destiné à maintenir la pression du système dans l'unité d'alimentation en carburant (1). 2 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 1, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (12) est prévu directement sur l'élément de transfert (11) de l'unité d'alimentation en car burant (1). 3 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 1, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (12) comprend un élément d'obturation (15, 23) coopérant avec une surface de butée (16). 4 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est en forme de tête hémisphérique (15). 5 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est une bille (23). 6 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est de forme conique. 7 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation est de forme cylindrique. 8 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 4, caractérisée en ce que la tête hémisphérique (15) est munie d'une tige (19) traver sant un insert (26). 9 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation (15, 23) est soumis à une force de rappel. 10 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 3, caractérisée en ce que l'élément d'obturation (15, 23) comporte un ressort de rappel (17). 11 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 5, caractérisée en ce que l'élément d'obturation en forme de bille (23) est entouré par une cage à bille (24) réalisée par un élément de boîtier (27). 12 ) Unité d'alimentation en carburant (1) pour fournir le carburant à un moteur à combustion interne, l'unité (1) ayant une extrémité côté aspiration (3) et une extrémité côté pres sion (4) avec un clapet anti-retour (6) intégré pour l'alimentation en carburant, caractérisée en ce que l'extrémité côté aspiration (3) de l'unité d'alimentation en carburant (1) comporte un clapet anti-retour (12) avec un élément d'obturation en forme de bille (23). 13 ) Unité d'alimentation en carburant selon la revendica tion 12, caractérisée en ce que la surface de butée (16) de l'élément d'obturation (23) en forme de bille est constituée par la surface de l'élément de boîtier (27) entourant un canal de transfert (14).