Brevet FR2880925A1 — publié le 20060721

La présente invention concerne un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Elle se rapporte également à un procédé de régulation de la pression d'alimentation en carburant d'un tel moteur. De nombreux systèmes d'alimentation en carburant existent et comprennent notamment un réservoir de carburant et une pompe à carburant couplée à un moteur électrique. Le moteur électrique, durant toutes les phases de fonctionnement du moteur thermique du véhicule, fonctionne à une vitesse de rotation dépendant de la tension du réseau de bord. En raison d'un besoin de débit élevé en carburant à chaque phase de démarrage du véhicule, la pompe à carburant, couplée au moteur électrique, fournit du carburant en excès durant toutes les autres phases de fonctionnement du moteur thermique. C'est la raison pour laquelle on prévoit, dans les systèmes d'alimentation conventionnels, un circuit de retour du carburant en excès afin de rediriger l'excès de carburant dans le réservoir. Cette réinjection de carburant en excès peut s'effectuer soit directement dans le réservoir, soit dans un bac de rétention utilisé pour maintenir 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. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé, dans le document US-A-4 756 291, d'appliquer une tension au moteur électrique en fonction du débit de carburant souhaité et, ainsi, d'obtenir un débit proportionnel à cette tension. Une telle solution nécessite de prévoir un certain nombre de capteurs, notamment de pression. Dans les documents EP-A-O 644 322 et WO 98/27333, il est proposé de réguler le débit d'alimentation en carburant d'un moteur de véhicule automobile en commandant la pompe à carburant de manière à maintenir le débit d'alimentation à un niveau suffisant pour que les injecteurs fonctionnent linéairement, ce qui nécessite également l'emploi de divers capteurs. US 6,609,501 et US 5,842,454 proposent de réguler la pression d'alimentation du carburant à partir d'une régulation du courant d'alimentation du moteur. En particulier, la régulation mise en oeuvre dans le document US 5, 842, 454 utilise une mesure de la vitesse de rotation du moteur, qui est représentative du débit de carburant, ou une mesure de la tension aux bornes du moteur, qui est représentative de la vitesse de rotation du moteur. La régulation mise en oeuvre dans le document US 6,609,501 est basée sur une comparaison entre la pression de carburant et une pression de carburant cible, une régulation du courant d'alimentation du moteur étant mise en oeuvre dès que la pression d'alimentation atteint ou dépasse la valeur cible. Cette technique nécessite également de prévoir un capteur de pression. Les systèmes d'alimentation en carburant connus sont commandés au moyen de lois de commande programmées dans le calculateur de bord. En effet, ces lois utilisent classiquement des informations relatives au fonctionnement du moteur, le régime, le couple ou la température du moteur, qui sont disponibles dans ce calculateur. L'utilisation du calculateur de bord pour commander le moteur de la pompe à carburant offre également l'avantage d'éviter d'avoir à installer un deuxième calculateur, ce qui limite les coûts. Cette architecture présente cependant l'inconvénient d'un montage de câbles électriques entre le calculateur et la pompe. Un montage rapide d'un système d'alimentation performant est donc impossible. En conséquence, il est donc onéreux de monter un tel système d'alimentation sur un véhicule dont la fabrication est achevée, par exemple sur un véhicule d'occasion. Le but de la présente invention est de fournir un système d'alimentation en carburant qui soit facile et rapide à installer, en particulier sur un véhicule d'occasion ou sur un véhicule neuf sans en changer l'architecture électrique. Selon l'invention, il est donc proposé un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un réservoir de carburant, une pompe entraînée par un moteur électrique et des moyens de régulation du moteur électrique. Selon l'invention, les moyens de régulation sont autonomes vis-à-vis du moteur à combustion interne. Autrement dit, la régulation du moteur électrique de la pompe à carburant est effectuée selon une loi de commande qui ne nécessite pas de mesures de paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne, comme la vitesse de rotation ou le couple de ce moteur. La loi de commande n'a donc plus besoin d'être programmée sur le calculateur de bord et peut être programmée sur une carte électronique de pilotage disposée à proximité de la pompe ou sur le circuit électrique d'alimentation du moteur de la pompe. Aucun câblage électrique entre le calculateur de bord et le moteur de la pompe en carburant n'étant plus nécessaire, un montage rapide est donc possible, notamment sur un véhicule d'occasion. De préférence, les moyens de régulation comportent une carte électronique de pilotage présentant un port d'entrée et un port de sortie, pourvus de moyens de connexion de la carte électronique de pilotage entre une source d'alimentation électrique el le moteur électrique. De préférence, ces moyens de connexion sont compatibles les uns avec les autres, et de préférence encore, compatibles avec les connecteurs standards utilisés pour connecter classiquement le câble d'alimentation et le moteur électrique. La carte électronique peut ainsi être insérée très facilement et rapidement entre le câble d'alimentation et le moteur électrique d'un système d'alimentation en carburant déjà monté dans un véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le système d'alimentation comporte des moyens de mesure du courant d'alimentation du moteur électrique, les moyens de régulation étant adaptés pour réguler le couple du moteur électrique uniquement en régulant le courant d'alimentation du moteur électrique autour d'une valeur de consigne de courant d'alimentation (CONS) représentative d'un niveau de pression de carburant en aval de la pompe. Ce système d'alimentation ne nécessite donc que l'emploi d'un unique capteur et ne nécessite donc aucun capteur pour, notamment, mesurer la pression et/ou le débit du carburant en aval de la pompe, ou pour mesurer la vitesse de rotation du moteur, ou encore pour mesurer la tension aux bornes du moteur de la pompe. En outre, cette;solution permet d'effectuer une régulation de la pression en aval de la pompe, en mettant en oeuvre une simple régulation du courant d'alimentation du moteur, un débit délivré par la pompe, procurant un niveau de pression donné en aval de celle-ci, étant lié au niveau de courant d'alimentation du moteur. Selon une autre caractéristique du système selon l'invention, on prévoit des moyens pour calculer la vitesse de rotation du moteur à partir d'une mesure du courant d'alimentation du moteur et pour adapter la valeur de consigne du courant en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Dans un mode de réalisation, pour adapter la valeur de consigne de courant, le système comporte des moyens de mesure de la fréquence du courant d'alimentation du moteur, des moyens de conversion de la fréquence mesurée en vitesse de rotation du moteur et des moyens de comparaison de la vitesse de rotation du moteur résultant de ladite comparaison avec au moins une valeur de consigne de vitesse de rotation pour adapter la valeur de consigne de courant. Selon une autre caractéristique du système selon l'invention, celui-ci comporte en outre un bac de rétention logé à l'intérieur du réservoir, dans lequel se trouve un conduit relié à la pompe et constituant un circuit de retour de carburant en excès pour maintenir un niveau de carburant sensiblement constant dans le bac de rétention. Dans un mode de réalisation, le circuit de retour de carburant est équipé d'un filtre de carburant. Cependant, ce filtre peut-être disposé en aval de la pompe. Selon l'invention, il est également proposé un procédé de régulation du débit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, selon lequel on régule le courant ou la tension d'alimentation d'un moteur électrique d'entraînement d'une pompe à carburant. Selon ce procédé, on régule la vitesse de rotation du moteur uniquement en régulant le courant ou la tension d'alimentation du moteur autour d'une valeur de consigne de courant d'alimentation représentative d'un niveau de pression de carburant en aval de la pompe ou d'une valeur de consigne de tension d'alimentation représentative d'un niveau de débit de carburant en aval de la pompe, respectivement. De préférence, selon ce procédé, on mesure la tension d'alimentation du moteur, on calcule la vitesse de rotation du moteur au moyen de la mesure de la tension d'alimentation du moteur et l'on adapte la valeur de consigne de courant en fonction de la vitesse de rotation du moteur. Dans un mode de mise en oeuvre de ce procédé, la vitesse de rotation du moteur est calculée par mesure de la fréquence du courant d'alimentation du moteur et conversion de la fréquence mesurée en une vitesse de rotation correspondante. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et 20 faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 illustre, de manière schématique, la structure générale d'un système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile; et la figure 2 illustre un autre mode de réalisation du système de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté un système d'alimentation en carburant selon l'invention, désigné par la référence numérique générale 10. Ce système est destiné à l'alimentation d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Ce système comporte essentiellement un réservoir 12 de carburant, assurant l'alimentation d'un dispositif d'injection 14 d'un moteur thermique 16. Le réservoir 12 est muni, intérieurement, d'un bac de rétention de carburant 18 dans lequel est pratiqué un orifice de petite taille 20, c'est-à-dire de taille négligeable par rapport à la surface de fond du bac de rétention 18. Le réservoir 12 est également pourvu d'une pompe à carburant 22 pilotée par une carte électronique de pilotage 24 extérieure, ou intérieure, au réservoir. Elle assure l'aspiration du carburant à partir du bac de rétention 18. A cet effet, une canalisation 26 raccordée à la pompe à carburant 22 et équipée d'un filtre à carburant 28 plonge dans le bac de rétention 18. Une deuxième canalisation 29 s'étend entre la pompe 22 et le système d'injection 14. Comme visible sur la figure 2, qui est par ailleurs identique à la figure 1 et sur laquelle des éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références numériques, la deuxième canalisation peut être équipée d'un filtre à carburant 31 à la place du filtre dans le bac de rétention. Enfin, un régulateur de pression 30 optionnel, disposé en aval de la pompe 22, assure une régulation de la pression de carburant délivré par la pompe de manière à la maintenir à un niveau sensiblement constant. A cet effet, une conduite 32 de retour de carburant est prévue entre le régulateur de pression 30 et le bac de rétention 18 ou, en variante, comme représenté en pointillés, directement dans le reste du réservoir de manière à réinjecter le carburant en excès. Cette conduite permet, par effet Venturi dans l'orifice 18, de maintenir sensiblement constant le niveau de carburant dans le bac 18. La pompe à carburant 22 comprend un moteur électrique 34 piloté par la carte électronique de pilotage 24 et une pompe hydraulique 36 entraînée par le moteur 34. Le moteur électrique 34 est alimenté en énergie électrique fournie par une batterie 37, par l'intermédiaire de la carte de pilotage 24, connectée à la batterie 37 et au moteur 34 par l'intermédiaire de câbles électriques 38 et 39, respectivement, connectés à des ports d'entrée E et de sortie S de la carte de pilotage 24, respectivement. Le câble 39 permet avantageusement un écartement de la carte électronique 24, ce qui, avantageusement, facilite le montage de la carte électronique 24 en cas d'exiguïté. De préférence, au moins un des câbles 38 et 39 est fixé de manière définitive à la carte électronique 24. De manière générale, les ports d'entrée et de sortie de la carte électronique 24 comportent des moyens de connexion compatibles entre eux, c'est-à-dire, que les moyens de connexion des ports d'entrée E et de sortie S forment des parties mâle et femelle respectivement, ou le contraire, connectables l'une à l'autre. De préférence, ces moyens de connexion sont ceux du type existant sur le véhicule à équiper comme ceux utilisés classiquement pour connecter le moteur 34 et le câble d'alimentation de ce moteur. Le câble d'alimentation habituellement utilisé quand aucune carte électronique 24 n'est montée, peut alors avantageusement être utilisé pour connecter le port d'entrée E de la carte électronique 24 à la batterie 37 ou le port de sortie S au moteur 34, sans recours à un adaptateur. En variante, la carte de pilotage 24 peut être connectée directement au moteur 34, sans utilisation du câble 39. De préférence, le port de sortie S de la carte électronique 24 est alors compatible avec le port d'entrée du moteur 34. La carte de pilotage 24 peut ainsi être connectée directement sur le moteur 34, sans recours à un adaptateur. La connexion de la carte électronique 24 entre la batterie 37 et le moteur 34 de la pompe à carburant se fait de préférence par l'intermédiaire d'au moins un connecteur rapide, par exemple du type connecteur porte-clips . On considère qu'un connecteur permet une connexion rapide quand une connexion est possible à la main, sans recours à un outillage particulier. Les connecteurs à enclenchement élastique, par exemple, d'une griffe dans un logement, sont particulièrement avantageuses et couramment utilisées pour connecter le moteur 34 de la pompe. De préférence encore, la carte électronique 24 est intégrée dans un boîtier de protection facilitant sa manipulation. Elle peut ainsi se présenter sous la forme d'un kit à montage facile. De préférence enfin, la carte électronique 24 comporte des moyens détrompeurs garantissant son branchement correct entre le moteur 34 et la batterie 37. Comme cela apparaît clairement à présent, la carte électronique 24 est ainsi très facile à connecter. Elle peut être installée en deuxième monte c'est-à-dire après que la fabrication du véhicule automobile soit terminée. Cette aptitude à une installation rapide permet ainsi à un conducteur de diminuer la consommation en carburant de son véhicule à un faible coût. Il suffit en effet à un garagiste de déconnecter la batterie et le moteur de la pompe, de brancher le port de sortie S de la carte électronique 24 sur le moteur de la pompe, éventuellement au moyen d'un câble électrique intermédiaire 39, puis de brancher au port d'entrée E de la carte électronique le câble qui servait initialement à la connexion entre la batterie et le moteur électrique 34. En fonctionnement, lors du démarrage du moteur thermique, la tension délivrée par la batterie du véhicule, qui est disponible sur le réseau de bord du véhicule, est appliquée à la carte électronique de pilotage. Cette carte procède alors au démarrage du moteur électrique de la pompe et à une régulation du courant d'alimentation de ce moteur autour d'une consigne de courant représentative de la pression nominale de fonctionnement du circuit d'alimentation en carburant. On notera que la valeur de consigne de courant peut être maintenue fixe tout au long de l'application de la tension du réseau de bord et, par conséquent, tant que le véhicule est en fonctionnement. On notera enfin que le pilotage du moteur électrique de la pompe a été illustré dans une application selon laquelle le moteur est un moteur électrique à courant continu avec balai. Pour un moteur électrique à courant continu sans balai, le même principe de régulation s'applique également. Cependant, dans ce cas, le courant continu est polyphasé et se pilote en fréquence. La vitesse de rotation du moteur électrique peut donc directement être déduite de la fréquence de pilotage. La régulation en courant décrit précéd[emment s'applique quant à elle en parallèle sur l'ensemble des courants de phase. Bien que le mode de régulation en courant autonome décrit ci-dessus soit préférable entre tous parce qu'il permet d'éviter tout recours à des capteurs pour, notamment, mesurer la pression et/ou le débit du carburant en aval de la pompe, ou pour mesurer la vitesse de rotation du moteur, ou encore pour mesurer la tension aux bornes du moteur de la pompe, l'invention s'étend à tout moyen de régulation autonome. En particulier, il est possible de réguler le moteur électrique 34 en tension, autour d'une valeur en tension représentative d'un niveau de débit de carburant en aval de la pompe. L'invention n'exclut pas non plus la mise en oeuvre de capteurs mesurant des paramètres de fonctionnement de la pompe 36, par exemple mesurant la pression en aval de la pompe 36 ou la température de la pompe 36, pourvu que ces capteurs soient à proximité de la pompe 36 et ne mesurent pas des paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne comme sa vitesse de rotation, le couple qu'il délivre ou sa température. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprenant un réservoir (12) de carburant, une pompe (36) entraînée par un moteur électrique (34), et des moyens (24) de régulation dudit moteur électrique (34), caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation sont autonomes vis-à-vis dudit moteur à combustion interne. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation comportent une carte électronique de pilotage (24) présentant des ports d'entrée (E) et de sortie (S) pourvus de moyens de connexion autorisant un branchement de ladite carte électronique de pilotage (24) entre une source d'alimentation électrique (37) et ledit moteur électrique (34). 3. Système d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de connexion desdits ports d'entrée (E) et de sortie (S) sont compatibles les uns avec les autres. 4. Système d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure du courant d'alimentation du moteur électrique, les moyens de régulation étant adaptés pour réguler la vitesse de rotation du moteur électrique uniquement en régulant le courant d'alimentation du moteur électrique autour d'une valeur de consigne de courant d'alimentation (CONS) représentative d'un niveau de pression de carburant en aval de la pompe. 5. Système d'alimentation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour calculer la vitesse de rotation du moteur à partir d'une mesure du courant d'alimentation du moteur et pour adapter la valeur de consigne de courant en fonction de la vitesse de rotation du moteur. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la fréquence du courant d'alimentation du moteur, des moyens de conversion de la fréquence mesurée en vitesse de rotation du moteur et des moyens de comparaison de la vitesse de rotation du moteur résultant de ladite comparaison avec au moins une valeur de consigne de vitesse de rotation pour adapter la valeur de consigne de courant. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bac de rétention (18) logé à l'intérieur du réservoir, dans lequel se trouve un conduit relié à la pompe et constituant un circuit de retour de carburant en excès pour maintenir un niveau de carburant sensiblement constant dans le bac de rétention. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le circuit de retour de carburant est équipé d'un filtre de carburant (28). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un filtre de carburant (31) disposé en aval de la pompe. 10.Système d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la tension d'alimentation du moteur électrique (34), les moyens de régulation étant adaptés pour réguler la vitesse de rotation du moteur électrique (34) uniquement en régulant la tension électrique du moteur électrique (34) autour d'une valeur de consigne de tension d'alimentation représentative d'un niveau de débit de carburant en aval de la pompe. 11.Procédé de régulation de la pression d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, selon lequel on régule le courant ou la tension d'alimentation d'un moteur électrique (34) d'entraînement d'une pompe à carburant, caractérisé en ce qu'on régule la vitesse de rotation du moteur uniquement en régulant le courant ou la tension d'alimentation du moteur électrique (34) autour d'une valeur de consigne de courant d'alimentation représentative d'un niveau de pression de carburant en aval de la pompe ou d'une valeur de consigne de tension d'alimentation représentative d'un niveau de débit de carburant en aval de la pompe, respectivement. 12.Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on mesure la tension d'alimentation du moteur, on calcule la vitesse de rotation du moteur à partir de la mesure de la tension d'alimentation du moteur et l'on adapte la valeur de consigne de courant en fonction de la vitesse de rotation du moteur. 13.Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur est calculée par mesure de la fréquence du courant d'alimentation du moteur et conversion de la fréquence mesurée en une vitesse de rotation correspondante.