Brevet FR3044720A1 — publié le 20170609

" Système d'alimentation en carburant d'un moteur comportant un réservoir additionnel et une vanne de régulation " DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un système d'alimentation en carburant d'un moteur de véhicule automobile comportant un réservoir additionnel et une vanne de régulation. La présente invention concerne plus particulièrement un système d'alimentation en carburant d'un moteur d'un véhicule automobile, qui comporte, un réservoir à carburant, une première pompe dite basse pression prélevant du carburant dans le réservoir à carburant pour le fournir à une deuxième pompe dite haute pression reliée à la première pompe par une conduite, une unité de contrôle pilotant la première pompe pour réguler la quantité de carburant fournie par la première pompe en fonction des besoins de la deuxième pompe. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La présente invention concerne un système d'alimentation en carburant d'un moteur de véhicule automobile. Dans un véhicule automobile comportant un moteur de type Diesel, la qualité de la combustion du carburant dépend de l'injection du mélange air-carburant dans les chambres à combustion. Pour faciliter l'étape d'injection, le moteur est alimenté en carburant sous pression par un système d'alimentation. Le système d'alimentation communique d'une part avec un circuit d'injection et, d'autre part, avec un réservoir à carburant. De manière classique, la pression du carburant est régulée en deux étapes. A la sortie du réservoir une première pompe dite basse pression prélève le carburant et le fournit en sortie, sous pression, à une deuxième pompe dite haute pression. La pompe haute pression fournit le carburant avec une nouvelle pression, plus élevée, au circuit d'injection. 3044720 2 La pompe haute pression est liée mécaniquement au moteur dont la vitesse varie, par exemple suivant une action du conducteur sur une pédale d'accélérateur. Dans un moteur Diesel classique, la pompe basse pression est 5 commandée à travers un circuit électrique par une unité de contrôle, de manière à fournir une consigne de pression constante à la pompe haute pression. L'unité de contrôle peut aussi fournir une consigne de pression différente en fonction du mode de fonctionnement du véhicule. Un exemple commun est de fournir une pression plus élevée lors du démarrage du 10 moteur. Lors de l'arrêt du véhicule, lorsque le conducteur coupe le contact, le moteur n'est plus alimenté et s'arrête librement, par freinage dû aux frottements dans le système. Pendant ce temps d'arrêt, le moteur continue de tourner par inertie et entraine la pompe haute pression. 15 Les véhicules équipés d'une architecture électrique classique comportent un relais d'alimentation fonctionnant en arrêt après coupure, aussi appelé +APC, dans lequel la coupure du contact coupe également l'alimentation électrique. La pompe basse pression s'arrête alors immédiatement et la pression du carburant entre les deux pompes chute 20 rapidement. La pompe haute pression ne comporte en général pas de système autonome de lubrification. Cette lubrification est effectuée directement par le carburant qui alimente la pompe. Pendant la phase d'arrêt du moteur, il y a un intervalle de temps non 25 nul entre, d'une part la chute complète de la pression entre les deux pompes, et, d'autre part, l'arrêt du moteur entrainant la pompe haute pression. Pendant cet intervalle, la pompe haute pression fonctionne sans être lubrifiée. Ce phénomène entraine une usure prématurée de la pompe, et est même susceptible de causer des casses matérielles au niveau de la pompe 30 haute pression. Selon une solution connue, on utilise une architecture électrique qui lie la coupure du contact avec un relais d'alimentation +VBR acronyme en anglais de « Voltage Breakdown Reversed ». Cela permet de retarder la 3044720 3 commande de coupure de la pompe basse pression et ainsi de réduire l'intervalle de temps entre l'arrêt de la pompe basse pression et celui de la pompe haute pression. Cependant, pour un véhicule conçu avec une architecture utilisant 5 déjà un relais +APC, l'intégration d'un relais +VBR est une opération couteuse en matériel et en temps de montage qui n'est pas souhaitable. Selon une autre solution connue, telle que décrite dans le brevet FR3013395 A1, on commande la pompe basse pression pour augmenter la pression juste avant l'arrêt du véhicule. L'anticipation de l'arrêt du véhicule 10 est possible grâce à l'utilisation d'un système de géolocalisation intégré. Le système de géolocalisation permet à l'unité de contrôle de définir statistiquement et de mémoriser des zones géographiques d'arrêt probable à l'intérieur desquelles la pression de la pompe basse pression est temporairement augmentée. 15 Cette seconde approche permet de réduire l'écart de pression entre la pompe basse pression et la pompe haute pression au moment de l'arrêt et de réduire l'intervalle de temps pendant lequel la pompe haute pression fonctionne sans lubrification. Cependant la réduction de l'intervalle de temps reste limité et la 20 solution ne permet en général pas de réduire totalement le temps pendant lequel la pompe haute pression est en fonctionnement non lubrifié. Le but de l'invention est d'apporter une solution qui permet de réduire plus efficacement l'intervalle de temps de fonctionnement non lubrifié de la pompe haute pression, notamment dans un véhicule comportant un relais 25 d'alimentation en arrêt après coupure et un système de géolocalisation intégré permettant de définir des zones d'arrêt probable dans lesquelles l'arrêt du véhicule est anticipé. BREF RESUME DE L'INVENTION 30 L'invention concerne un système d'alimentation en carburant d'un moteur d'un véhicule automobile, qui comporte un réservoir à carburant, une première pompe, dite basse pression, prélevant du carburant dans le 3044720 4 réservoir à carburant pour le fournir à une deuxième pompe, dite haute pression, reliée à la première pompe par une conduite, une unité de contrôle pilotant la première pompe pour réguler une quantité de carburant fournie par la première pompe en fonction des besoins de la deuxième pompe, 5 caractérisé en ce que le système comporte au moins un réservoir additionnel de carburant, et une vanne commandée par l'unité de contrôle entre au moins deux positions, une position ouverte dans laquelle le réservoir additionnel est mis en communication avec la conduite, et une position fermée dans laquelle la communication entre le réservoir additionnel et la 10 conduite est interrompue. Avantageusement, le système permet d'augmenter le volume de carburant compris entre la première et la deuxième pompe, avant une coupure du contact du véhicule, de manière à alimenter en carburant la deuxième pompe après l'arrêt de la première pompe et éviter un 15 fonctionnement non lubrifié de la deuxième pompe. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la vanne est commandée de manière être ouverte avant une coupure du moteur pour augmenter la quantité de carburant disponible dans la conduite au moment de la coupure du moteur ; 20 - la vanne est en position fermée pendant une phase de démarrage du moteur ; - le système comporte des moyens de géolocalisation, pour réguler en pression la première pompe et l'ouverture de la vanne par géolocalisation d'une zone d'arrêt probable du moteur ; 25 - la vanne est commandée progressivement en ouverture à l'approche de la zone d'arrêt probable du moteur ; - la vanne est commandée progressivement en fermeture en sortant de la zone d'arrêt probable du moteur. 30 BREVE DESCRIPTION DE LA FIGURE D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la 3044720 5 compréhension de laquelle on se reportera à la figure unique qui est une vue schématique représentant un système d'alimentation en carburant selon un mode de réalisation de l'invention, non limitatif. 5 DESCRIPTION DETAILLEE DE LA FIGURE Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par une même référence. 10 On a représenté sur la figure un mode de réalisation d'un système 5 d'alimentation en carburant d'un moteur (non représenté) d'un véhicule automobile, par exemple un moteur de type Diesel alimenté en carburant gazole. Le système 5 comporte un réservoir 10 à carburant, destiné à alimenter en carburant une rampe 12 commune et des injecteurs 14. 15 Une première pompe 16, dite basse pression, prélève le carburant dans le réservoir 10 et l'introduit dans une conduite 18 avec une pression P1. Le carburant traverse ensuite la conduite 18 jusqu'à un filtre 20 à gazole. Le filtre 20 à gazole communique en sortie avec une deuxième pompe 22 dite haute pression. La pompe 22 haute pression est apte à alimenter la 20 rampe 12 commune en carburant sous une pression P2 supérieure à P1. Une conduite 24 d'évacuation permet de collecter le carburant arrivé en excès à la pompe 22 haute pression, à la rampe 12 commune, ou aux injecteurs 14, et de le ramener dans le réservoir 10. La pompe 22 haute pression est associée au moteur du véhicule par 25 une liaison mécanique (non représentée). De cette manière, lorsque le moteur tourne, il entraine la pompe 22 en rotation et les variations de vitesse de la pompe 22 sont proportionnelles à celles du moteur. La lubrification à l'intérieur de la pompe 22 haute pression est assurée par le carburant qui circule à travers la pompe 22. Ainsi la pompe 22 haute 30 pression n'est pas lubrifiée si elle fonctionne sans apport de carburant. La conduite 18 alimente la pompe 22 haute pression en carburant. La conduite 18 est de longueur réduite pour offrir un encombrement minimum dans le moteur du véhicule. 3044720 6 Selon les enseignements de l'invention, un réservoir 26 additionnel est relié à la conduite 18 par des moyens classiques, par exemple par un raccord 28 en T. Le passage du carburant dans le réservoir 26 additionnel est régulé par une vanne 30 placé au niveau du raccord 28. 5 La vanne 30 est commandée électriquement par une unité 32 de contrôle entre au moins deux positions : une position ouverte dans laquelle le réservoir 26 additionnel est mis en communication avec la conduite 18, et une position fermée dans laquelle la communication entre le réservoir 26 additionnel et la conduite 18 est interrompue. 10 La pompe 16 basse pression fournit le carburant à la pompe 22 haute pression à travers la conduite 18 de manière à garder une pression P3 en entrée de la pompe 22 haute pression, constante. La pression P1 à la sortie de la pompe 16 est régulée par un circuit 34 de commande de pompe. Le circuit 34 de commande de pompe est alimenté 15 en courant continu par une batterie 36 et est piloté par l'unité 32 de contrôle. Entre la batterie 36 et le circuit 34 de commande de pompe, un relais 38 d'alimentation du circuit 34, permet de couper et de mettre sous tension le circuit 34 de commande de pompe. De préférence, le relais 38 est un relais de type plus après contact ou 20 « +APC » comme représenté sur la figure. Le relais 38 est commandé par l'unité 32 de contrôle entre une position fermée, dans laquelle le circuit 34 de commande de pompe est alimenté par la batterie 36, et une position ouverte dans laquelle le circuit 34 de commande de pompe n'est pas alimenté par la batterie. 25 Lorsque le circuit 34 n'est pas alimenté, sa tension de sortie est nulle et la pompe 16 basse pression ne fournit plus de pression P1 de sortie. Entre le filtre 20 à gazole et la pompe 22 haute pression, un capteur 40 de pression mesure la pression P3 à l'entrée de la pompe 22 haute pression. 30 Le capteur 40 fournit ses mesures à l'unité 32 de contrôle qui établit une consigne de pression de la pompe 16 basse pression. Suivant le mode de réalisation représenté à la figure, le véhicule est équipé de moyens 42 de géolocalisation, comme par exemple un GPS, 3044720 7 acronyme en anglais de Global Positioning System, apte à déterminer la position du véhicule en temps réel. Dans la suite de la description, on utilisera le terme GPS, de manière non limitative, en référence aux moyens 42 de géolocalisation. 5 Le GPS 42 fournit la position en temps réel du véhicule à l'unité 32 de commande. De manière connue dans l'état de la technique, l'unité 32 de commande enregistre les positions d'arrêt du véhicule. Par apprentissage, en fonction de la répétitivité dans le temps et de la proximité de ces positions 10 d'arrêt, l'unité 32 de contrôle établit des zones d'arrêt probable dans lesquelles le conducteur est susceptible de vouloir s'arrêter. Ces zones sont stockées en mémoire. L'unité 32 de contrôle utilise la position du véhicule en temps réel, les zones d'arrêt probable, et l'état marche/arrêt du moteur pour établir les 15 commandes de la pompe 16 basse pression et de la vanne 30, suivant un fonctionnement qui va être expliqué dans la suite de la description. Au démarrage du véhicule, la vanne 30 est fermée. L'unité 32 de contrôle donne une consigne maximale pour la pression P1 de sortie de la pompe 16 basse pression. Le carburant ne pénètre pas dans le réservoir 26 20 additionnel et alimente directement la pompe 22 haute pression. De cette manière, avec une pression P1 maximale, la pression P3 est aussi maximale et le démarrage du véhicule est plus rapide. Pendant le roulage normal du véhicule, la pression P3 est maintenue constante malgré les variations de la pression P2 en sortie de la pompe 22 25 haute pression. La pression P3, par exemple, est comprise entre 4 et 7 Bars. Pour cela l'unité de contrôle adapte en temps réel la consigne de la pression P1 qui est liée à la pression P3 à travers la conduite 18. La vanne 30 reste fermée. De cette manière la consommation d'énergie de l'alimentation du 30 moteur est optimisée. Lorsque le véhicule pénètre dans une zone d'arrêt probable, l'unité 32 de contrôle commande simultanément l'ouverture progressive de la vanne 30 et une augmentation progressive de la consigne de pression P1. 3044 720 8 Le réservoir 26 additionnel se remplit et la baisse de pression au niveau de la pompe 16 basse pression due à l'augmentation de volume est compensée. La pression P3 à l'entrée de la pompe 22 haute pression reste constante pendant de remplissage du réservoir 26 additionnel. 5 Après l'ouverture complète de la vanne 30, le système 5 est dans une phase d'attente de l'arrêt du véhicule. Comme décrit dans l'état de l'art, cette phase est accompagnée d'une consigne de pression P1 maximale. Avantageusement, la pression P1 augmente lors de la phase de remplissage du réservoir 26 additionnel pour atteindre sa valeur maximale au 10 moment de l'ouverture complète de la vanne 30. Cette phase d'attente de l'arrêt du véhicule est accompagnée d'un compteur qui lui apporte une limite dans le temps quelle que soit la position du véhicule par rapport à une zone d'arrêt probable. Lorsque le compteur atteint une valeur déterminée ou si le véhicule 15 sort d'une zone d'arrêt probable, le compteur est remis à zéro. L'unité 32 de contrôle commande simultanément la fermeture progressive de la vanne 30 et la diminution de la consigne de pression P1 à la sortie de la pompe 16 basse pression. Le véhicule revient dans son état de roulage optimisé décrit précédemment. 20 Dans la situation où le véhicule s'arrête dans une zone d'arrêt probable, on rappelle que le circuit d'alimentation se trouve déjà dans l'état décrit précédemment, avec la vanne 30 ouverte, le réservoir 26 additionnel rempli et une pression P1 maximale. La coupure du contact par le conducteur provoque une coupure de 25 l'alimentation du circuit 34 de commande de pompe par le relais 38. La pompe 16 basse pression s'arrête instantanément. Le moteur s'arrête également mais de manière différée, par frottement. Par exemple, l'arrêt complet du moteur se fait en moyenne sur une durée de 1,5 s. On rappelle que le moteur entraine mécaniquement en 30 rotation la pompe 22 haute pression dont la lubrification se fait uniquement par le carburant qui la traverse. Entre l'arrêt de la pompe 16 basse pression et celui de la pompe 22 haute pression entrainée par le moteur, la pompe 22 haute pression ne peut 3044720 9 plus être suffisamment alimentée en carburant et ce faisant ne plus être lubrifiée. La consigne de pression P1 maximale au moment de l'arrêt du moteur permet d'avoir une pression P3 à l'entrée de la pompe 22 haute pression qui 5 est maximale. Cette consigne a pour but de ralentir la baisse totale de pression après l'arrêt de la pompe 16 basse pression et par conséquent d'augmenter le temps de fonctionnement lubrifié de la pompe 22 haute pression. Selon les enseignements de l'invention, le volume de carburant dans 10 la conduite 18 est augmenté par l'ouverture de la vanne 30 et l'utilisation de l'espace contenu dans le réservoir 26 additionnel. Le volume supplémentaire ainsi obtenu avant la pompe 22 haute pression permet d'augmenter la quantité de carburant alimentant la pompe 22 après l'arrêt de la pompe 16 basse pression. Le volume supplémentaire permet d'augmenter le temps de 15 fonctionnement lubrifié de la pompe 22 haute pression. De cette manière, le système 5 est apte à réduire totalement l'intervalle de temps entre la fin de la lubrification de la pompe 22 haute pression et l'arrêt complet du moteur entrainant la pompe 22 en rotation, éliminant une phase de fonctionnement non lubrifié de la pompe 22 haute 20 pression. Au moment de l'arrêt du moteur par le conducteur, l'unité 32 de commande continue d'être alimentée en courant électrique pour effectuer différentes taches postérieures à l'arrêt du moteur. Après l'arrêt complet du moteur et de la pompe 22 haute pression, l'unité 32 de contrôle commande 25 la vanne 30 de manière à la fermer entièrement. La position fermée de la vanne est maintenue jusqu'à l'étape de démarrage du moteur. Cette solution permet d'éliminer une des principales causes d'usure de la pompe 22 haute pression dans un moteur de véhicule automobile de type Diesel en éliminant une phase de fonctionnement non lubrifié. 30 De plus, cette solution permet de garder les avantages d'une conduite 18 d'alimentation courte, lors du démarrage du véhicule comme pour l'optimisation de la phase de roulage du véhicule. REVENDICATIONS1. Système (5) d'alimentation en carburant d'un moteur d'un véhicule automobile, qui comporte : - un réservoir (10) à carburant, - une première pompe (16), dite basse pression, prélevant du carburant dans le réservoir (10) à carburant pour le fournir à ; - une deuxième pompe (22), dite haute pression, reliée à la première pompe (16) par une conduite (18); - une unité (32) de contrôle pilotant la première pompe (16) pour réguler une quantité de carburant fournie par la première pompe (16) en fonction des besoins de la deuxième pompe (22) ; caractérisé en ce que le système (5) comporte au moins un réservoir (26) additionnel de carburant, et une vanne (30) commandée par l'unité (32) de contrôle entre au moins deux positions : - une position ouverte dans laquelle le réservoir (26) additionnel est mis en communication avec la conduite (18), et - une position fermée dans laquelle la communication entre le réservoir (26) additionnel et la conduite (18) est interrompue. 2. Système (5) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne 20 (30) est commandée de manière être ouverte avant une coupure du moteur pour augmenter la quantité de carburant disponible dans la conduite (18) au moment de la coupure du moteur. 3. Système (5) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne (30) est en position fermée pendant une 25 phase de démarrage du moteur. 4. Système (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système (5) comporte des moyens (42) de géolocalisation, pour réguler en pression la première pompe (16) et l'ouverture de la vanne (30) par géolocalisation d'une zone d'arrêt probable 30 du moteur. 5. Système (5) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vanne (30) est commandée progressivement en ouverture à l'approche de la zone d'arrêt probable du moteur. 3044720 11 6. Système (5) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la vanne (30) est commandée progressivement en fermeture en sortant de la zone d'arrêt probable du moteur.