Brevet FR2859243A1 — publié le 20050304

Dispositif de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif et un procédé de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile. De nombreux systèmes d'alimentation en carburant existent et comprennent notamment un moteur électrique couplé à une pompe à carburant. Le moteur électrique, durant toutes les phases de fonctionnement du moteur thermique, fonctionne à une vitesse de rotation constante. En raison d'un besoin de débit élevé en carburant du moteur thermique lors d'une phase de démarrage du véhicule, la pompe à carburant, couplée au moteur électrique, fournit du carburant en excès durant toutes les phases de fonctionnement du moteur thermique. L'excès de carburant est redirigé dans le réservoir, en partie directement, et/ou en partie dans un bac de rétention, permettant un niveau de carburant toujours suffisant pour ne pas désamorcer la pompe à carburant, même lorsqu'il n'y a plus beaucoup de carburant dans le réservoir. Le moteur électrique consomme donc de l'énergie inutilement, car en dehors des phases de démarrage, il fournit un débit excessif de carburant par rapport aux besoins du moteur thermique. Les documents US-A-5 133 323 et EP-A-O 264 556 proposent de récupérer un signal d'ouverture ou de fermeture d'un régulateur de pression et à partir de ce signal, de commander l'arrêt ou le fonctionnement du moteur électrique. Ces solutions présentent des problèmes de stabilité dus à un bouclage entre le régulateur et la pompe à carburant, et peuvent entraîner un débit insuffisant pour assurer le remplissage du bac de rétention et ainsi désamorcer la pompe à carburant. Le document US 4 756 291 décrit une régulation de débit d'alimentation en carburant où l'on applique, en fonction du débit souhaité, une tension au moteur électrique fournissant un débit 2859243 2 proportionnel à cette tension. Cette invention nécessite divers capteurs et mises au point coûteux. Les documents EP-A-O 644 322 et WO 98/27333 proposent une régulation de débit d'alimentation en carburant où l'on commande la pompe à carburant pour garder le débit d'alimentation tel que les injecteurs fonctionnent linéairement, ce qui nécessite divers capteurs coûteux. Les documents US 5 579 738, US 5 819 709 et US-A-2002/0043253 décrivent un système ne comprenant pas de conduite de retour vers le réservoir de l'excès de carburant pompé par la pompe à carburant. Le document US 5 752 490 décrit un système comprenant un capteur de position du papillon des gaz. Ces documents décrivent soit des systèmes ne comprenant pas de conduite de retour vers le réservoir de l'excès de carburant pompé par la pompe à carburant, soit des systèmes proposant de récupérer un signal d'ouverture ou fermeture du régulateur de pression pour démarrer ou arrêter le moteur électrique de la pompe à carburant, ce qui conduit à rendre non fiable le régulateur par des usures de contacts électriques, soit des systèmes coûteux en termes de capteurs ou en termes de réglages du moteur, notamment en réglage de temps d'ouverture des injecteurs. La présente invention a pour objet de réguler le débit d'alimentation du moteur thermique, en diminuant la quantité d'énergie consommée par le moteur électrique de la pompe à carburant, et ce à faible coût. Selon l'invention, il est proposé un dispositif de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile. Le dispositif comprend un réservoir de carburant, une pompe à carburant entraînée par un moteur électrique, et une conduite de retour vers le réservoir de l'excès de carburant pompé par la pompe à carburant. Le dispositif comprend des moyens de pilotage du moteur d'entraînement de la 2859243 3 pompe à carburant selon au moins deux vitesses de rotation prédéterminées. Il va être possible de moins consommer d'énergie pour faire tourner le moteur électrique lorsque le moteur thermique n'est pas dans une phase correspondant au démarrage du véhicule. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de pilotage coopèrent avec des moyens de sélection de chaque vitesse de rotation prédéterminée, ladite sélection étant une fonction prédéterminée de paramètres agissant sur la consommation du moteur thermique tels que la température extérieure du véhicule et/ou la vitesse de rotation du moteur thermique. Lors d'une phase de démarrage du véhicule, le débit d'alimentation du moteur thermique peut alors être important, car dans une phase de démarrage du véhicule, le moteur thermique consomme plus de carburant que dans les autres phases. La vitesse de rotation du moteur électrique permettant d'alimenter en carburant le moteur thermique lors d'une phase de démarrage doit être sélectionné durant un temps suffisamment important et dépendant de la température extérieure, car plus il fera froid, plus la consommation de carburant lors d'une phase de démarrage du véhicule est importante. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif comprend en outre un bac de rétention logé à l'intérieur du réservoir, dans lequel se trouve un conduit relié à la pompe à carburant. Le bac de rétention permet d'éviter un désamorçage de la pompe à carburant, notamment quand le niveau de carburant dans le réservoir est faible. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de pilotage et de sélection sont compris dans une carte électronique de pilotage. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique de véhicule automobile. On pilote un moteur 2859243 4 électrique d'entraînement d'une pompe à carburant, et on commande la vitesse de rotation du moteur électrique en sélectionnant ladite vitesse de rotation parmi un ensemble d'au moins deux vitesses de rotation prédéterminées. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, l'ensemble de vitesses de rotation prédéterminées comprend une première vitesse, dont la valeur est la plus élevée des valeurs des vitesses de dudit ensemble, que l'on utilise lors d'une phase de démarrage du véhicule. Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, lors d'une phase de démarrage, on maintient la sélection de ladite première vitesse durant un intervalle de temps qui est une fonction prédéterminée de paramètres agissant sur la consommation du moteur thermique tels que la température extérieure du véhicule et/ou le régime de rotation du moteur thermique. Dans un mode de mise en oeuvre préféré, on pilote le moteur électrique en tension, lorsque ledit moteur électrique est du type à courant continu et comprend au moins un balai de connexion. Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, on pilote le moteur électrique en fréquence, lorsque ledit moteur électrique est du type à courant continu et est dépourvu de balai de connexion. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en référence au dessin annexé illustrant un dispositif de régulation selon l'invention. Sur la figure, on a représenté un dispositif selon un aspect de l'invention. Un réservoir 1 contient du carburant pour un moteur thermique 2 pourvu d'un dispositif d'injection 3. A l'intérieur du réservoir 1 se trouve un bac de rétention de carburant 4 muni d'un orifice de petite taille 5, de taille négligeable par rapport à la surface du fond du bac de rétention 4. A l'intérieur du bac de rétention 4 se trouve un conduit 6 2859243 5 traversant un filtre à carburant 7, relié à une pompe à carburant 8 entraînée par un moteur électrique 9. Un conduit 10 relie la pompe 8 à un régulateur de pression 11. Un conduit 12 relie le régulateur de pression 11 au dispositif d'injection 3, et un conduit 13 relie le régulateur de pression 11 au réservoir 1 et/ou au bac de rétention 4, en une ou deux branches 13a et/ou 13b. Des moyens de pilotage 14 du moteur électrique 9 sont reliés à des moyens de sélection 15 par une connexion 17, et peuvent être reliés à un réseau de communication du véhicule par une connexion 18. Les moyens de pilotage 14 et les moyens de sélection 15 peuvent par exemple être une carte électronique de pilotage. Les moyens de sélection 15 sont reliés au moteur électrique 9 par une connexion 16. On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le moteur électrique 9 est par exemple un moteur électrique à courant continu comprenant un ou plusieurs balais de connexion, ou un moteur à courant continu et dépourvu de balai. Lors d'une phase de démarrage du véhicule, la pompe à carburant 8 est mise en marche, et aspire du carburant se trouvant dans le bac de rétention 4. La vitesse du moteur électrique 9 est sélectionnée par les moyens de sélection 15. Durant cette phase de démarrage, une première valeur de vitesse est sélectionnée. Le carburant est aspiré dans le conduit 6 et traverse le filtre à carburant 7 qui le débarrasse d'impuretés. Le carburant est dirigé vers le régulateur de pression 11, puis vers le dispositif d'injection 3 par le conduit 12. Le dispositif d'injection 3 injecte alors le carburant dans le moteur thermique 2. L'excès d'alimentation en carburant est redirigé par le régulateur de pression 11 dans le conduit 13 qui peut se séparer en deux branches, l'une 13a débouchant dans le réservoir 1 et l'autre 13b débouchant dans le bac de rétention 4. Cela permet d'avoir un niveau élevé 19 de carburant dans le bac de rétention 4, même lorsque le niveau 20 de carburant dans le réservoir est faible. 2859243 6 Les moyens de pilotage 14 et de sélection 15 maintiennent ladite valeur de vitesse de rotation constante pendant une durée prédéterminée qui est une fonction de paramètres influant sur la consommation du moteur thermique 2 tels que la température extérieure et/ou la vitesse de rotation du moteur thermique 2. En effet, plus la température extérieure est basse, plus le délai pour quitter la phase de démarrage et atteindre une température du moteur élevée sera important. De plus, plus le régime de rotation du moteur est élevé, plus la consommation de carburant est importante. D'autres paramètres influant sur la consommation du moteur thermique 2 peuvent être pris en compte pour calculer cette durée. Lorsque cette durée est écoulée, les moyens de sélection 15 sélectionnent une seconde valeur de vitesse de rotation du moteur électrique 9. La première valeur sélectionnée lors d'une phase de démarrage est la valeur la plus grande parmi un ensemble de valeurs prédéterminées, ici au nombre de deux, mais pouvant être supérieur. Ensuite cette valeur de vitesse de rotation maximale parmi un ensemble prédéterminé de vitesses de rotation est maintenue constante pendant une durée prédéterminée qui est une fonction de la température extérieure du véhicule et/ou du régime de rotation du moteur thermique 2 correspondant à la phase de démarrage. Cela permet d'avoir une alimentation en carburant de débit élevé, car dans une phase de démarrage, le moteur thermique 2 nécessite un débit élevé de carburant. On a alors une meilleure régulation du débit d'alimentation en carburant, et on diminue nettement le taux de carburant pompé en excès retournant dans le réservoir. Dans le cas où on a un ensemble de vitesses prédéterminées supérieur à 2, on peut en outre après la phase de démarrage sélectionner la vitesse de rotation du moteur électrique 9 en fonction notamment de la vitesse de rotation du moteur thermique 2. 2859243 7 On consomme moins d'énergie de fonctionnement du moteur électrique, car lorsque la phase de démarrage est terminée, on sélectionne une vitesse de rotation du moteur électrique 9 différente de la vitesse de la phase de démarrage, et forcément inférieure à la vitesse de la phase de démarrage. En conséquence, on consomme moins d'énergie car la vitesse de rotation du moteur n'est pas maintenue à une vitesse constante élevée comme durant la phase de démarrage. En effet, passé une phase démarrage, sélectionner une vitesse de rotation du moteur électrique 9 plus faible permet de ne pas consommer inutilement de l'énergie pour faire fonctionner le moteur électrique 9 à une vitesse bien supérieure à ce qui est nécessaire en dehors d'une phase de démarrage. Le pilotage du moteur électrique 9 peut être un pilotage en tension continue pour un moteur électrique à courant continu avec balai, ou un pilotage en fréquence pour un moteur électrique à courant continu sans balai, selon la technologie du moteur. L'invention permet de diminuer la consommation en énergie du moteur électrique de la pompe à carburant, sans que le dispositif d'injection de carburant du moteur thermique ne manque de carburant lors de phases de démarrage du véhicule. 8 REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique (2) de véhicule automobile, comprenant un réservoir de carburant (1), une pompe à carburant (8) entraînée par un moteur électrique (9), et une conduite (13) de retour vers le réservoir (1) de l'excès de carburant pompé par la pompe à carburant (8), caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de pilotage (14) du moteur électrique (9) d'entraînement de la pompe à carburant (8) selon au moins deux vitesses de rotation prédéterminées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de pilotage (14) coopèrent avec des moyens de sélection (15) de chaque vitesse de rotation prédéterminée, ladite sélection étant une fonction prédéterminée de paramètres agissant sur la consommation du moteur thermique tels que la température extérieure du véhicule et/ou la vitesse de rotation du moteur thermique (2). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un bac de rétention (4) logé à l'intérieur du réservoir (1), dans lequel se trouve un conduit (6) relié à la pompe à carburant (8). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens de pilotage (14) et de sélection (15) sont compris dans une carte électronique de pilotage. 5. Procédé de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur thermique (2) de véhicule automobile, dans lequel on pilote un moteur électrique (9) d'entraînement d'une pompe à carburant (8), caractérisé par le fait que l'on commande la vitesse de rotation du moteur électrique (9) en sélectionnant ladite vitesse de rotation parmi un ensemble d'au moins deux vitesses de rotation prédéterminées. 2859243 9 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ensemble de vitesses de rotation prédéterminées comprend une première vitesse, dont la valeur est la plus élevée des valeurs des vitesses de dudit ensemble, que l'on utilise lors d'une phase de démarrage du véhicule. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors d'une phase de démarrage, on maintient la sélection de ladite première vitesse durant un intervalle de temps qui est une fonction prédéterminée de paramètres consommation du moteur thermique (2) tels extérieure du véhicule et/ou le régime de thermique (2). 8. Procédé selon la revendication fait que l'on pilote le moteur électrique (9) ledit moteur électrique (9) est du type à comprend au moins un balai de connexion. 9. Procédé selon la revendication agissant sur la que la température rotation du moteur 7, caractérisé par le en tension, lorsque courant continu et 7, caractérisé par le fait que l'on pilote le moteur électrique (9) en fréquence, lorsque ledit moteur électrique (9) est du type à courant continu et est 20 dépourvu de balai de connexion.