Brevet FR2806758A1 — publié le 20010928

Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur ' combustion interne. La présente invention concerne le domaine de l'alimentation en carburant de moteurs à combustion interne, notamment phase gazeuse telle que le gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou le gaz naturel pour véhicules (GNV). systèmes récents d'alimentation en phase gazeuse sont de type multipoint avec un injecteur par cylindre ou de type monopoint distribué avec un seul injecteur appelé doseur-distributeur à n sorties, n étant égal au nombre cylindres du moteur. Dans ces systèmes, le débit de gaz est régulé des injecteurs ou des dos eurs-distributeurs dont le débit est fonction de la section de passage offerte, ainsi que de la pression et de la température du gaz en amont de cet organe. 'L'a pression en aval ne perturbe pas l'écoulement de ce gaz * ce dernier a atteint le régime sonique, c'est-à-dire une vitesse d'écoulement égale à la vitesse du son. Dans le cas contraire, en régime subsonique, les ondes de pressions en aval du système de dosage peuvent remonter flux de gaz et peuvent être la source de perturbations de débit de gaz dans chaque cylindre. La dégradation de la distribution de carburant cylindre à cylindre et donc de richesse du mélange à chaque cylindre alors pénalisante car elle se traduit par une augmentation des émissions polluantes. L'avantage des systèmes monopoint distribués réside dans leur coût généralement inférieur à celui des systèmes multipoint (souvent du type "injection séquentielle phasée"). Cependant, dans l'état de l'art actuel, premiers systèmes sont généralement pourvus de doseurs- distributeurs compliqués donc onéreux et présentent souvent des dispersions de richesse, cylindre à cylindre, importantes. On conneit un système d'alimentation monopoint distribué de gaz, commercialisé sous le nom "KOLTEC-NECAM", comprenant un réservoir de gaz relié au moyen d'une électrovanne de sécurité un vapodétendeur dont le rôle est de vaporiser et de réchauffer le gaz lorsqu'il est liquide (cas du GPL) ou de le réchauffer lorsqu'il est sous forme gazeuse (cas du GPL après sa vaporisation ou du GNV), d'asservir la pression de sortie du gaz à une valeur donnée, constante ou variable, et de couper l'alimentation du moteur en gaz par l'intermédiaire de l'électrovanne normalement fermée et placée en amont du circuit de détente. La sortie du détendeur est reliée à un doseur-distributeur de gaz de type injecteur qui reçoit le gaz à la pression de sortie du détendeur pour en assurer le contrôle du débit et sa distribution sur chaque branche d'un collecteur d'admission d'air du moteur. Des buses d'alimentation, fixées sur le collecteur et en nombre égal celui des cylindres, du type régulateur de pression zéro, sont destinées à : - diminuer fortement, les fluctuations de pression en aval du dos eur- distributeur. Ces fluctuations sont en effet génératrices, lorsque le débit de gaz est subsonique au droit des sections assurant la distribution et/ou le contrôle de débit, de dispersions importantes du débit de gaz poste à poste du doseur-distributeur, et donc de la richesse cylindre à cylindre; - assurer une coupure franche de l'alimentation en gaz au plus proche de la zone d'injection sur le collecteur d'admission, afin d'éviter des émissions d'hydrocarbures imbrûlés lors d'une décélération; - éviter la vidange des tuyaux reliant le doseur-distributeur au collecteur d'admission lors d'une coupure de gaz en décélération, ce qui permet une réaccélération plus rapide du moteur. Ces deux derniers points sont d'autant plus importants que l'actuateur du doseur-distributeur est lent et que les tuyaux de liaison entre le doseur-distributeur et le collecteur sont longs. L'architecture comporte de plus des tuyauteries de liaison entre les différents composants, un calculateur électronique de contrôle du moteur alimenté en carburant gazeux qui peut être le même que le calculateur électronique de contrôle du moteur fonctionnant à l'essence, et éventuellement des capteurs de pression et de température en amont de l'actuateur du doseur-distributeur. Le dosage et la séparation du flux principal de gaz en entrée du doseur-distributeur en quatre flux secondaires formant les sorties, sont effectués même niveau. Les lumières latérales d'un cylindre sont plus ou moins dégagées par un piston mû par un moteur pas à pas. Le flux de gaz est dosé mode continu, ce qui se traduit par des sections de passage très petites à faible débit et donc une sensibilité à la dispersion géométrique des lumieres à leur endroit le plus étroit ainsi qu'une sensibilité à l'encrassement de ces dernières. Dans tous les cas, on s'expose à des instabilités de fonctionnement du moteur en régime ralenti et à une dispersion de richesse cylindre à cylindre inacceptable lorsqu'on souhaite réduire la pollution, par exemple aux normes Euro 2000 et 2005. ailleurs, la lenteur du moteur pas à pas pour assurer une coupure en décélération fait que la présence de régulateurs de pression zéro est indispensable. Pour diminuer la sensibilité du doseur-distributeur, un détendeur mécanique dont la pression de sortie est diminuée à faible débit (1 bar + pression collecteur), est utilisé. Ainsi, pour un même débit, la section de passage débitante nécessaire au niveau du doseur-distributeur est plus importante et pour une erreur de section donnée, l'erreur relative s'en trouve réduite. Malheureusement, cet artifice nécessaire à bonne marche du système implique un régime subsonique du dosage de gaz lorsque les régulateurs de pression zéro sont utilisés, ce qui pas souhaitable pour la maîtrise de la richesse du mélange carburant- comburant. connaît également un doseur-distributeur de gaz vendu sous la dénomination "A.G.", dans lequel le dosage et la séparation flux principal gaz en entrée du composant en quatre flux secondaires en sortie du composant sont effectués séparément. Le dosage est effectué en amont de la séparation du flux par un système utilisant une soupape dont la position est pilotée par un solén6ide. Le. débit gaz de type pulsé et est contrôlé par le rapport cyclique d'ouverture de la soupape. Le chemin qu'emprunte le flux principal de gaz après son dosage CP comporte un coude qui provoque une hétérogénéité en densité du gaz avant ZD sa séparation en quatre flux secondaires. Il en découle une dispersion de débit massique des quatre flux secondaires en sortie. Par ailleurs la separation du flux principal de gaz s'effectue en régime subsonique, ce a pour conséquence une sensibilité du doseur-distributeur aux variations pression en provenance de l'aval, c'est-à-dire des tuyaux dans lesquels passent les flux secondaires. Le branchement direct du doseur distributeur sur le collecteur d'admission aurait pour effet de générer dispersions de richesse cylindre à cylindre importantes du fait des variations de pression du collecteur auxquelles le doseur-distributeur serait soumis. La présence des régulateurs de pression zéro est là encore indispensable. Enfin, pour les mêmes raisons de régime subsonique au droit de la séparation du flux principal de gaz, l'acoustique d'admission du moteur exige la présence des régulateurs de pression zéro. On connaîît aussi une solution qui consiste à utiliser un doseur- distributeur fonctionnant en régime sonique au droit de la section de passage régulatrice de débit. La présente invention a pour objet un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, avec fonctionnement en regime subsonique au droit de la séparation du flux de gaz en n flux secondaires (n nombre de cylindres). L'objet de la présente invention est de fournir un dispositif amélioré permettant l'utilisation de doseurs -distributeurs économiques, separant le flux principal de gaz en régime subsonique. Le dispositif, selon l'invention, sert à l'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne. Le dispositif comprend un moyen doseur-distributeur de carburant sous forme gazeuse pourvu d'une entrée et d'une pluralité de sorties, le moyen doseur-distributeur étant du type à flux de gaz subsonique, et une pluralité de tuyaux d'alimentation, chaque tuyau d'alimentation mettant en communication une sortie du moyen doseur-distributeur et une branche d'un collecteur d'admission cylindre du dit moteur. Le moyen doseur-distributeur comprend un moyen pour rendre le flux de gaz indépendant de possibles variations de pression dans chaque branche du collecteur d'admission, de façon que la séparation du flux de gaz provenant de l'entrée dans le moyen doseur- distributeur s'effectue de manière similaire voire identique sur chaque sortie. L'invention permet d'insenbiliser le fonctionnement du doseur- distributeur par rapport au collecteur d'admission. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen d'insensibilisation comprend un rétreint disposé dans chaque tuyau d'alimentation. Avantageusement, le moyen d'insensibilisation comprend un ajutage disposé, dans chaque tuyau d'alimentation. L'ajutage peut se présenter sous la forme d'un bourrelet circulaire de section axiale triangulaire disposé immédiatement en amont de chaque branche du collecteur. Avantageusement, le moyen d'insensibilisation disposé dans une partie aval de chaque tuyau d'alimentation, à proximité, de chaque branche collecteur d'admission. Dans un mode de réalisation de l'invention chaque tuyau d'alimentation est en communication directe avec le collecteur d'admission. On peut en effet se passer de la présence d'un régulateur de pression zero à pièces mécaniques mobiles. préférence, le moyen doseur-distributeur comprend une soupape pulsée. Dans un mode de réalisation de l'invention, le moyen doseur- distributeur comprend un solénoïde de commande de la soupape. préférence, le moyen doseur-distributeur comprend un moyen doseur et un moyen distributeur distincts l'un l'autre. L'invention permet une réalisation économique d'une alimentation en carburant, notamment de type gazeux, , GNV, etc., répondant aux normes anti-pollution les plus strictes et ce sans adjonction de pièces mobiles ou d'éléments électroniques supplémentaires. présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : figure 1 est une vue schématique du dispositif d'alimentation en carburant conforme à l'invention; figure 2 montre deux courbes représentatives, l'une du fonctionnement d'un dispositif conforme à l'invention, et l'autre d'un dispositif selon l'art antérieur; figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un doseur- distributeur utilisé dans un dispositif conforme à l'invention; figure 4 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation de doseur-distributeur utilisé dans un dispositif conforme à l'invention- et figure 5 est une vue similaire à la figure 4, montrant le doseur- distributeur dans son autre position de travail. Comme on peut le voir sur la figure 1, dispositif d'alimentation en carburant comprend un doseur-distributeur 1 comprenant une entrée 2, quatre sorties dont seules deux sont visibles, référencées 3 et 4, un bâti 5 en forme de corps creux pourvu d'une chambre annulaire reliée à l'entrée 2. Dans une extrémité supérieure de la chambre annulaire 6, est disposé un solénoïde 7 pourvu d'un noyau magnétique 8. Le solénoïde 7 est alimenté en courant par moyens de commande non représentés. En-dessous du solénoïde 7 et noyau 8, est disposée une soupape mobile 9. doseur-distributeur comprend encore une partie cylindrique 10 qui traverse une paroi inférieure 5a du bâti 5 et fait saillie de ladite paroi inférieure 5a dans la chambre 6. La partie cylindrique 10 fait également saillie vers le bas à l'extérieur du bâti 5 et est creuse formant ainsi un passage axial 10b. L'extrémité supérieure 1 de la partie cylindrique 10 forme un siège inférieur pour la soupape mobile 9. Ainsi, la soupape mobile 9 peut se déplacer entre deux positions extrêmes. Une position, illustrée sur la figure 1, où elle repose sur l'extrémité supérieure l0a de la partie cylindrique 10, et une autre position extrême, où attirée par le champ magnétique provoqué par le solénoïde 7 et le noyau 8, elle entre en contact avec ces derniers et libère ainsi l'extrémité supérieure l0a de la partie cylindrique 10, permettant ainsi une communication directe entre l'entrée 2 et le passage l0b par l'intermédiaire de la chambre 6. L'extrémité inférieure 10c de la partie cylindrique 0 est reliée aux sorties 4 et forme ainsi le moyen de séparation du flux principal de gaz en n flux secondaires (n étant égal au nombre de cylindres, ici 4 pour une application sur moteur à 4 cylindres). Chaque sortie 3, 4 est reliée à un tuyau 11, 12, 13, 14. Chaque tuyau 11 à 14 est relié à l'une des branches d'un collecteur d'admission 15 d'un moteur à combustion interne 16. Chaque tuyau 11 à 14 comprend une extrémité dite proximale reliée à l'une des entrées 3, et une autre extrémité opposée à la première et dite distale reliée au collecteur d'admission 15. L'extrémité distale 1 la à l4a de chaque tuyau 1 à 14 est pourvue d'un rétreint 17 formé au plus près du collecteur d'admission 15. Chaque rétreint 17, de préférence en forme d'ajutage, est préférence circulaire et peut présenter une section axiale triangulaire. Chaque rétreint 17 est fixé à un tuyau correspondant 11 à 14 et est de forme figée, définie une fois pour toutes lors de fabrication. Bien entendu, à titre de variante, on pourrait prévoir des rétreints 17 forme différente, par exemple à section axiale en parallélogramme ou en demi-cercle. On pourrait encore prévoir des rétreints 17 dimension et ou de forme différente pour chaque tuyau 11, 12, 13, 14 en fonction des caractéristiques acoustiques de chaque tuyau pour éviter le mieux possible la remontée d'ondes pression en provenance du collecteur d'admission 15 vers le doseur distributeur 1. Les rétreints 17 remplissent une fonction de barrière aux ondes en provenance du collecteur d'admission 15. En leur absence, la dispersion de richesse cylindre à cylindre serait incompatible avec les niveaux d'émissions polluantes souhaités et un doseur distributeur de fabrication économique. Sur figure 2, les avantages de l'invention apparaissent sur les courbes tracées avec l'angle du vilebrequin du moteur en abscisse et la pression en sortie du doseur-distributeur en ordonnée. La courbe 18 est celle obtenue avec un dispositif d'alimentation conforme ' l'invention et la courbe 19 obtenue avec un dispositif d'alimentation classique. On voit que la courbe 18 oseille de moins de 5 9c' parrapport à moyenneaux alentours de , 1 bars tandis que la courbe 19 oscille de plus de 1 0 Olo par rapport à sa moyenne aux alentours de 0, 95 bar. On parvient ainsi à régulariser façon très importante la pression instantanée des gaz en sortie du doseur-distributeur, ce qui se traduit par un débit massique également beaucoup plus régulier. Sur la figure 3, est montré un exemple de réalisation du doseur - distributeur 1. On voit plus précisément que le noyau magnétique 8 se complète une armature 20 qui entoure radialement la bobine 7 qui est reliée au-dessus de la bobine 7 au noyau 8 et qui comporte portion radiale 21 forme de disque disposée sous le solenoïde 7 en étant séparée du noyau radialement et reliée au reste de l'armature. Cette partie radiale 21 possède une surface inférieure 22 également en forme disque et formant siège d'appui en position ouverte pour la soupape La surface inférieure 22 est pourvue de rainures 23 permettant la communication de gaz entre la zone principale de la chambre 6 qui est toujours en communication avec l'entrée 2 et qui est généralement disposée autour de la partie cylindrique 10 et une zone supérieure de ladite chambre 6 disposée radialement entre le noyau 8 et la partie radiale 21 axialement entre le solénoïde 7 et la soupape 9 en position ouverte, la soupape 9 étant en contact avec la surface inférieure 22 de l'armature. En position ouverte, l'entrée 2 est en communication avec les sorties 3, 4. rainures 23 permettent d'éviter qu'une variation de pression dans l'entrée 2 ne se traduise par un différentiel de pression entre la zone au-dessus de la soupape 9 et la zone en-dessous de ladite soupape 9 qui risquerait d'influer sur le fonctionnement du doseur-distributeur 1. Les rainures 23 facilitent la descente plateau 9 lorsque le solénoïde 7 n'est plus alimenté par une mise en pression de la zone supérieure du plateau plus rapide. En position ouverte, soupape 9 qui est réalisée en matériau magnétique permet la fermeture circuit magnétique en mettant le noyau 8 et la partie radiale 21 en communication magnétique. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, les rainures 23 de la figure 3 sont remplacées par une courte portion de conduite 24 mettant communication permanente l'entrée 2 avec la zone de la chambre 6 qui est située au-dessus de la soupape 9. Grâce à l'invention, on obtient un système d'alimentation pouvant utiliser un doseur-distributeur de type classique, par exemple fonctionnant en régime subsonique de flux de gaz, et permettant de se passer d'organes de régulation de pression spécifiques sur les tuyaux entre le dos eur- distributeur et le collecteur d'admission. Il en découle une réduction du nombre de pièces, une économie de fabrication et de montage ainsi qu'une réduction du risque de panne. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant un moyen doseur- distributeur (1) de carburant sous forme gazeuse pourvu d'une entrée (2) et d'une pluralité de sorties 4), le moyen doseur-distributeur étant du type à flux de gaz subsonique au droit des sections distributrices de gaz, et au moins un tuyau d'alimentation (l 1), chaque tuyau d'alimentation mettant en communication une sortie du moyen doseur-distributeur et une branche d'un collecteur d'admission (15) d'un cylindre du dit moteur caractérisé par le fait que le moyen doseur-distributeur comprend un moyen pour rendre de gaz insensible à de possibles variations de pression dans chaque branche du collecteur d'admission, de façon que la separation du flux provenant de l'entrée dans le moyen doseur distributeur s'effectue de manière similaire sur chaque sortie du doseur-distributeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'insensibilisation comprend un rétreint (17) disposé dans chaque tuyau d'alimentation. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen d'insensibilisation comprend un ajutage disposé, dans chaque tuyau d'alimentation. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen d'insensibilisation est disposé dans une partie aval de chaque tuyau d'alimentation, à proximité de chaque branche du collecteur d'admission. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque tuyau d'alimentation est en communication directe avec le collecteur d'admission. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen doseur-distributeur comprend une soupape (9) pulsée. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le moyen doseur-distributeur comprend un solénoïde (7) de corn-mande de la soupape. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen doseur-distributeur comprend un moyen doseur et un moyen distributeur distincts l'un de l'autre.