Brevet FR2991001A1 — publié le 20131129

DISPOSITIF D'ALIMENTATION EN CARBURANT D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE [0001] La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, notamment pour un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, ou encore pour d'autres moyens de locomotion de personnes ou de transport de matériel motorisés, ou encore pour des groupes électrogènes. Dans la suite du présent texte, même si les exemples ou les explications se rapportent à une application dans un véhicule automobile, l'invention a bien pour vocation à s'appliquer plus largement. [0002] Elle s'applique en particulier, mais de manière non limitative, à un moteur Diesel. Elle peut donc aussi s'appliquer aux moteurs essence. [0003] Dans le cas de moteurs Diesel, par exemple de véhicules automobiles, le dispositif d'alimentation en carburant comprend un réservoir de carburant, une pompe basse pression pouvant être intégrée à un module jauge-pompe implanté dans le réservoir à carburant, un filtre disposé en aval de la pompe basse pression, une pompe haute pression disposée en aval du filtre entraînée par le moteur et raccordée par une conduite d'alimentation à une rampe commune d'injecteurs ou autre assurant la distribution de carburant dans les cylindres du moteur. [0004] En fonctionnement, la pompe basse pression puise du carburant dans le réservoir et envoie du carburant basse pression, à travers le filtre à carburant, vers la pompe haute pression qui est lubrifiée par le carburant (gazole, fioul domestique, biodiesel par exemple) et la pompe haute pression envoie le carburant aux injecteurs qui pulvérisent le carburant dans les cylindres du moteur. Le filtre a pour rôle d'assurer à la pompe haute pression un carburant exempt de toutes impuretés. [0005] Selon une architecture connue, la partie de carburant ayant servi à la lubrification de la pompe haute pression et la partie de carburant provenant des fuites maîtrisées au niveau des injecteurs sont retournées dans le réservoir au travers de conduites d'un circuit de retour et ce retour de carburant dans le réservoir entraîne à nouveau le passage, répété une multitude de fois pendant le fonctionnement de ce dispositif d'alimentation, dans le filtre permettant d'améliorer constamment la propreté du carburant. [0006] Selon une autre architecture d'alimentation en carburant, la pompe haute pression est lubrifiée par de l'huile et cette architecture ne comporte plus de circuit de retour de carburant vers le réservoir du véhicule. [0007] Dans ces conditions, cette dernière architecture d'alimentation en carburant a pour inconvénient majeur de ne plus assurer des passages répétitifs de carburant dans le filtre et, par conséquent, de ne plus améliorer constamment la propreté de ce carburant lors du fonctionnement de cette architecture d'alimentation. [0008] Le brevet US 6 371 088 divulgue un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile comprenant une pompe à carburant pilotée par une unité de commande du moteur pour fournir du carburant d'un réservoir à une pluralité d'injecteurs du moteur, un filtre à carburant étant disposé entre la pompe et les injecteurs. [0009] Ce dispositif connu ne comporte pas de circuit de retour dans le réservoir du carburant provenant des fuites maîtrisées au niveau des injecteurs, mais une conduite de retour de carburant dans le réservoir raccordée à une sortie d'un régulateur de pression disposé entre la pompe et le filtre et un second filtre est disposé dans la conduite de retour pour améliorer la propreté du carburant. [0010] Ainsi, ce dispositif connu a pour inconvénient d'utiliser un second filtre augmentant de la sorte les coûts d'installation. [0011] La présente invention a pour but de palier les inconvénients ci-dessus des dispositifs d'alimentation connus. [0012] A cet effet, selon l'invention, le dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, par exemple pour un véhicule tel qu'un véhicule automobile, comprend un réservoir de carburant, une pompe basse pression communiquant avec le réservoir et reliée à des moyens d'injection de carburant dans les cylindres par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation en carburant, un filtre à carburant interposé dans la conduite d'alimentation en aval de la pompe basse pression, un circuit de retour interne ou partiellement externe au réservoir et raccordé à la conduite d'alimentation en aval du filtre et permettant une recirculation d'une partie du carburant sortant du filtre dans le réservoir, une unité de commande permettant de piloter la pompe pour qu'elle fournisse un débit de carburant, qui est puisé dans le réservoir et traverse le filtre, en fonction d'une demande en carburant du moteur, une partie du carburant débité en sortie du filtre étant retournée dans le réservoir au travers du circuit de retour. [0013] Ainsi, ce dispositif permet une amélioration constante de la propreté du carburant. [0014] De préférence, l'unité de commande pilote en permanence la pompe lors d'une demande en carburant à faible régime et faible charge de fonctionnement du moteur de manière que la pompe fournisse un débit minimum de carburant dont une grande partie est filtrée et retournée dans le réservoir au travers du circuit de retour et, lors d'une demande en carburant à des régimes et des charges de fonctionnement plus élevés du moteur, l'unité de commande pilote la pompe pour qu'elle fournisse un débit en carburant correspondant au besoin moteur plus élevé, un débit de carburant plus faible, équivalent ou plus élevé, en fonction du type de pilotage, que celui à faible charge et faible régime étant retourné dans le réservoir au travers du circuit de retour. [0015] Avantageusement, le circuit de retour comprend un Venturi situé au fond du réservoir et un clapet de contrôle. [0016] Avantageusement, le circuit de retour basse pression débouche soit dans un bol du réservoir au travers du Venturi permettant ainsi un brassage du carburant et le remplissage de ce bol, soit directement dans le bol, soit directement dans le réservoir. [0017] Avantageusement, la pompe est soit intégrée à un module jauge-pompe implanté dans le réservoir, soit disposée à côté du module jauge, ou en-dehors du réservoir. [0018] Avantageusement, le filtre est logé dans le réservoir ou à l'extérieur de ce dernier. [0019] Dans le cas d'un moteur Diesel, la pompe est du type basse pression et le dispositif comprend en outre une pompe haute pression disposée dans la conduite d'alimentation en aval du filtre pour fournir du carburant à une pression élevée aux moyens d'injection. [0020] En variante, le dispositif comprend en outre une pompe basse pression dédiée à la recirculation de carburant dans le réservoir et qui est située dans le circuit de retour. [0021] L'invention vise également un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, qui est équipé d'un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne du véhicule et tel que défini précédemment. [0022] L'invention vise également tout moyen de locomotion (de personnes) ou de transport (de matériel) motorisé, qu'il soit naval (bateau), routier, ferré ou aéronautique, ou tout groupe électrogène équipé d'un tel dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne. [0023] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux deux figures illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquelles : - la figure 1 représente le dispositif d'alimentation en carburant selon un premier mode de réalisation de l'invention; et - la figure 2 représente le dispositif d'alimentation en carburant selon le second mode de réalisation de l'invention. [0024] En se reportant aux figures, le dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne pour un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, comprend un réservoir de carburant 1 pouvant comporter au fond de celui-ci un bol 1 a. [0025] Dans le cas d'un moteur Diesel, le dispositif d'alimentation comprend, logés dans le bol la du réservoir 1, une crépine 2 permettant un filtrage grossier du carburant présent dans le réservoir 1, une pompe basse pression 3 raccordée à la crépine 2 par l'intermédiaire d'une conduite 4 d'entrée du carburant filtré par la crépine 2 et un filtre 5 disposé en aval de la pompe basse pression 3 en étant raccordé à cette dernière par une conduite de sortie 6 dans laquelle est disposé un clapet anti-retour 7. [0026] La pompe basse pression 3 peut être intégrée à un module jauge-pompe implanté dans le bol la du réservoir à carburant 1 comme cela est connu en soi et ressort de la figure 1. [0027] En variante représentée en figure 2, le filtre 5 est à l'extérieur du réservoir 1, mais la pompe 3 peut également être disposée à l'extérieur du réservoir 1. [0028] Selon une autre variante, la pompe 3 peut être logée dans le réservoir 1 à côté du module jauge. [0029] La pompe basse pression 3 peut être raccordée à un clapet de sécurité 8. [0030] Le filtre 5 a sa sortie reliée par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 9, à une pompe haute pression 10 d'un système haute pression, entraînée par la distribution du moteur et dont la sortie est raccordée par une conduite 11 à une rampe 12 commune à des injecteurs 13 permettant de pulvériser finement le carburant dans les cylindres du moteur, non représenté. [0031] De préférence, la pompe basse pression 3 est du type électrique à débit variable. En outre, la pompe basse pression 3 refoule le carburant du réservoir 1 vers la pompe haute pression 10 à une pression par exemple d'environ 2 à 3 bars avec un débit variable pouvant aller, par exemple, jusqu'à 200 litres/heure au maximum et la pompe haute pression 10 fournit à la rampe commune 12 une quantité de carburant suffisante à une pression pouvant être comprise entre 200 bars et 2000 bars. [0032] Le filtre 5 permet de filtrer le carburant provenant de la pompe basse pression 3 et fourni à la pompe haute pression 10 en débarrassant le carburant de toute impureté pouvant endommager le système haute pression. [0033] Selon l'invention, la sortie du filtre 5 est reliée à un circuit de retour ou de recirculation dans le réservoir 1 d'une partie du carburant traversant le filtre 5. [0034] Ce circuit de retour comprend une conduite 14 intégralement logée dans le réservoir 1 lorsque le filtre 5 est logé dans ce réservoir (figure 1) ou ayant une partie située à l'extérieur de ce réservoir lorsque le filtre 5 est situé en dehors de ce dernier (figure 2. [0035] En tout cas, la conduite 14 du circuit de retour de carburant est reliée à une conduite inférieure 15 logée dans le réservoir 1 et peut être pourvue d'un Venturi 16 situé au voisinage du fond du bol 1a du réservoir 1 permettant un brassage du carburant et le remplissage du bol, la partie d'extrémité libre 17 de la conduite 15 du circuit de retour débouchant dans le bol 1 a au voisinage de la crépine 2. En variante, la partie de conduite inférieure 15 peut être logée dans le réservoir en l'absence du bol la de sorte que la partie d'extrémité libre 17 du circuit de retour de carburant débouchera directement dans ce réservoir au voisinage de la crépine 2. Selon une autre variante, la partie de conduite 15 peut déboucher directement dans le bol la en l'absence de Venturi. [0036] Un clapet de contrôle 18 peut être interposé dans le circuit de retour, notamment entre la conduite 14 et la conduite 15 de ce circuit de retour et permet d'assurer le niveau de basse pression nécessaire en entrée du système haute pression. [0037] Le dispositif d'alimentation comprend enfin une unité de commande 19, de préférence constituée par l'unité de commande du moteur du véhicule, apte à piloter la pompe basse pression 3 pour que cette dernière fournisse un débit de carburant, qui est puisé dans le réservoir 1 et traverse le filtre 5, en fonction d'une demande en carburant du moteur et déterminée par les paramètres de fonctionnement de ce moteur, tels que le régime et la charge de celui-ci. [0038] Le fonctionnement du dispositif d'alimentation de l'invention va être maintenant décrit. [0039] Lorsque la pompe basse pression 3 est sollicitée par l'unité de commande 19, le carburant sortant de la pompe 3 traverse le filtre 5 et une partie du carburant est envoyée vers la pompe haute pression 10 en fonction des besoins du moteur définis notamment par le régime et la charge de celui-ci et une autre partie du carburant est retournée dans le réservoir 1 au travers des conduites 14, 15 du circuit de retour pour être réaspiré par la pompe 3 et refiltré par le filtre 5 afin d'améliorer la propreté du carburant, le retour du carburant pouvant s'effectuer dans le bol 1 a du réservoir 1 à proximité de la crépine ou dans le réservoir 1 en l'absence de bol. [0040] De préférence, afin d'assurer une bonne réactivité du dispositif d'alimentation lors d'une sollicitation du moteur et, par conséquent, d'une augmentation instantanée de besoin en débit de carburant, l'unité de commande 19 pilote la pompe 3, de manière qu'elle fournisse en permanence un débit minimum de carburant, par exemple de 30 litres/heure. [0041] Ainsi, à faible régime et à faible charge de fonctionnement du moteur, la pompe haute pression 10 du système haute pression fournit une quantité relativement faible de carburant aux injecteurs 13, dans le cas présent par exemple de 10 litres / heure, de sorte qu'une grande partie du débit de carburant, dans le cas présent par exemple de 20 litres / heure, circule dans les conduites de recirculation 14, 15 du circuit de retour par l'ouverture du clapet de contrôle 18 pour être à nouveau aspiré par la pompe 3 et filtré par le filtre 5. Dans ces conditions, le carburant est filtré régulièrement par passages successifs dans le filtre grâce à cette boucle dédiée et au système de pilotage. [0042] Lors d'une sollicitation du moteur fonctionnant à des régimes et charges plus élevés, la pompe haute pression 10 produit une chute de pression de carburant dans le circuit basse pression par la demande accrue en débit de carburant des injecteurs et compensé grâce au pilotage de la pompe basse pression 3 par l'unité de commande 19. En effet, dans ces conditions, le débit de fonctionnement de la pompe basse pression 3 est augmenté par pilotage par l'unité 19 afin de passer, par exemple de 30 à 50 litres/heure dont une grande partie, par exemple de 40 litres/heure, sera envoyée vers la pompe haute pression 10 pour assurer la combustion du carburant dans les cylindres du moteur, le débit de recirculation de carburant dans le circuit de retour au réservoir 1 étant diminué, par exemple à 10 litres/heure. [0043] Cependant, pour un besoin moteur plus élevé, l'unité de commande 19 peut piloter la pompe basse pression 3 pour qu'un débit de carburant équivalent ou plus élevé que celui à faibles charge et régime du moteur soit retourné dans le réservoir 1 au travers du circuit de retour basse pression. [0044] Lorsque le conducteur du véhicule relâche la pédale d'accélérateur du véhicule, le besoin en débit de carburant des injecteurs du système haute pression chute et le débit de carburant vers le circuit de retour dans le réservoir 1 remonte alors par exemple à environ 30 litres/heure. [0045] Bien entendu, les valeurs de débit de carburant susmentionnées ne sont données qu'à titre indicatif pour la compréhension de l'invention. [0046] Le fait que la pompe basse pression soit pilotée par l'unité de commande 19 pour toujours fournir un débit de carburant minimum, par exemple d'environ 30 litres/heure, on assure au dispositif d'alimentation de l'invention un débit de réserve de carburant permettant une bonne réactivité du dispositif lors d'une sollicitation du moteur. Ce débit de réserve ou de réactivité de la pompe basse pression sera ainsi optimisé en terme de consommation électrique du dispositif. [0047] Le dispositif d'alimentation de l'invention ci-dessus décrit, grâce au circuit de retour du carburant dans le réservoir et en profitant du débit de réserve ou réactivité de la pompe basse pression, permet d'atteindre un niveau de propreté du carburant pour le débarrasser de toutes impuretés susceptibles d'affecter un bon fonctionnement du moteur. [0048] Selon une variante de réalisation, il est possible d'ajouter une pompe basse pression dédiée pour la recirculation du carburant dans le réservoir et qui sera donc située dans le circuit de retour et pilotée par l'unité de commande 19 uniquement pour assurer la recirculation du carburant dans le circuit de retour. [0049] Le dispositif d'alimentation de l'invention a été décrit en référence à un moteur Diesel, mais il peut également s'appliquer à un moteur à essence à injecteurs. [0050] Enfin, le dispositif d'alimentation de l'invention permet d'optimiser la taille du filtre et, par conséquent, de diminuer sa masse et des coûts de réalisation tout en favorisant son implantation. REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne comprenant un réservoir de carburant (1), une pompe basse pression (3) communiquant avec le réservoir (1) et reliée à des moyens (13) d'injection de carburant dans les cylindres du moteur par l'intermédiaire d'une conduite (9) d'alimentation en carburant, un filtre à carburant (5) interposé dans la conduite d'alimentation (9) en aval de la pompe (3), un circuit de retour (14,15) interne ou partiellement externe au réservoir (1) et raccordé à la conduite d'alimentation (9) en aval du filtre (5) et permettant une recirculation d'une partie du carburant sortant du filtre (5) dans le réservoir (1), une unité de commande (19) permettant de piloter la pompe (3) pour qu'elle fournisse un débit de carburant, qui est puisé dans le réservoir (1) et traverse le filtre (5), en fonction d'une demande en carburant du moteur, une partie du carburant débité en sortie du filtre (5) étant retournée dans le réservoir (1) au travers du circuit de retour (14,15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (19) pilote en permanence la pompe (3) lors d'une demande en carburant à faible régime et faible charge de fonctionnement du moteur de manière que la pompe (3) fournisse un débit minimum de carburant dont une grande partie est filtrée et retournée dans le réservoir (1) au travers du circuit de retour (14,15) et, lors d'une demande en carburant à des régimes et des charges de fonctionnement plus élevés du moteur, l'unité de commande (19) pilote la pompe (3) pour qu'elle fournisse un débit en carburant correspondant au besoin moteur plus élevé, un débit de carburant plus faible, équivalent ou plus élevé, en fonction du type de pilotage, que celui à faible régime et faible charge étant retourné dans le réservoir (1) au travers du circuit de retour (14,15). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de retour (14,15) comprend un Venturi (16) situé au fond du réservoir (1) et un clapet de contrôle (18). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de retour basse pression (14,15) débouche soit dans un bol (1a) du réservoir (1) au travers du Venturi (16), soit directement dans le bol (1a), soit directement dans le réservoir (1). . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pompe (3) est intégrée à un module jauge-pompe implanté dans le réservoir (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le filtre (5) est logé dans le réservoir (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le cas d'un moteur Diesel, la pompe (3) est du type basse pression et en ce qu'il comprend une pompe haute pression (10) disposée dans la conduite d'alimentation (9) en aval du filtre (5) pour fournir du carburant à une pression élevée aux moyens d'injection (13). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une pompe basse pression dédiée à la recirculation de carburant dans le réservoir (1) est située dans le circuit de retour (14,15). 9. Véhicule, tel qu'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne tel que défini dans l'une des revendications 1 à 8. 10. Moyen motorisé de locomotion de personnes ou de transport de matériel, notamment routier, ferroviaire, naval ou aéronautique, ou groupe électrogène, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne tel que défini dans l'une des revendications 1 à 8.