FR2764945A1 - Procede et dispositif d'aspiration de carburant - Google Patents

Abstract

Procédé d'aspiration de carburant à l'intérieur du réservoir (12) d'un véhicule automobile comprenant un bac (11), à l'intérieur duquel il est procédé à l'aspiration du carburant par une première tubulure (13), et une seconde tubulure (14) de retour du carburant vers ledit réservoir, le débouché (14a) de ladite seconde tubulure étant disposé à proximité d'une entrée (11a) dudit bac de façon à remplir ledit bac par effet Venturi, caractérisé en ce qu'il consiste à diriger le carburant présent dans ladite seconde tubulure vers ledit débouché ou vers un orifice de sortie (14b) directement en communication avec l'intérieur dudit bac en fonction de la température dudit carburant.Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (17) commandée en température, apte à diriger le carburant circulant dans la seconde tubulure (14) vers le débouché (14a) ou vers l'orifice (14b) en fonction de la température du carburant.

Description

L'invention a trait à un procédé et à un dispositif d'aspiration aspiration de carburant à l'intérieur du réservoir d'un véhicule automobile à moteur à combustion interne.

Un dispositif d'aspiration connu de l'art antérieur se compose habituellement des éléments connus représentés schématiquement sur la figure 1 annexée aux présentes. Un bac 1 repose sur le fond d'un réservoir à carburant 2, alors qu'une première tubulure 3 sert à aspirer le carburant à l'intérieur du bac 1 en vue de son transport vers un moteur non représenté.

Une seconde tubulure 4 ramène en permanence vers le bac 1 une partie du carburant aspiré par la tubulure 3 et non utilisé par le moteur. Le débouché 4a de la tubulure 4 est disposé à proximité d'une entrée la du bac 1 de façon à créer une "pompe à jet" ou "pompe à Venturi" 5, c'est-à-dire à remplir le bac 1 par effet Venturi ou effet d'aspiration du carburant présent dans le fond du réservoir 2. Pour assurer le débit et la pression nécessaires au système d'injection de carburant d'un moteur classique, une pompe non représentée disposée à l'intérieur ou à l'extérieur du réservoir envoie en permanence une quantité de carburant supérieure à son besoin instantané. La quantité de carburant non consommé est donc renvoyée vers le réservoir 2 par la tubulure 4. La pompe à Venturi 5 utilise l'énergie du carburant en retour dans la tubulure 4 pour accélérer le remplissage en carburant du bac 1. On assure ainsi un pompage optimum dans le bac 1, même lorsque le réservoir est presque vide et quel que soit le mouvement du carburant dans le réservoir.

Lors du démarrage d'un moteur à froid, il est important pour le bon fonctionnement du moteur, en particulier en ce qui concerne son rendement et afin de limiter la pollution induite, que le carburant atteigne le plus rapidement possible une température suffisante pour permettre sa combustion la plus complète possible. Or, les moteurs fonctionnent toujours avec un carburant relativement froid pendant les quelques minutes qui suivent leur démarrage, en particulier en période hivernale. Le rendement des moteurs est alors diminué et la pollution engendrée augmente.

C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif d'aspiration de carburant permettant d'utiliser rapidement un carburant porté à la bonne température, même en période hivernale.

Dans cet esprit, l'invention concerne un proc6di'aspira- tion de carburant à l'intérieur du réservoir d'un véhicule automobile comprenant un bac, à l'intérieur duquel il est procédé à l'aspiration du carburant par une première tubulure, et une seconde tubulure de retour du carburant vers ledit réservoir, un débouché de ladite seconde tubulure étant disposé à proximité d'une entrée dudit bac de façon à remplir ledit bac par effet Venturi, caractérisé en ce qu'il consiste à diriger le carburant présent dans ladite seconde tubulure vers ledit débouché ou vers un orifice de sortie en communication directe avec l'intérieur dudit bac, en fonction de la température dudit carburant.

L'invention utilise donc le fait que l'énergie apportée au carburant grâce à son pompage et à son transit à proximité du moteur en cours de fonctionnement résulte dans un échauffement du carburant en retour vers le réservoir. Grâce à l'invention, lorsque la température du carburant est basse, par exemple inférieure à +50C pour du gasoil, le carburant peut être retourné directement vers le bac sans être mélangé au carburant présent dans le reste du réservoir 2, de sorte qu'il est réinjecté vers le moteur à une température supérieure à celle du carburant présent dans le reste du réservoir. Au contraire, lorsque la température du carburant en retour dépasse une valeur de consigne correspondant au fait que le moteur a atteint sa température normale de fonctionnement, le carburant peut être dirigé vers le débouché de la tubulure appartenant à la pompe à Venturi de façon à utiliser l'effet d'aspiration pour remplir le bac. En d'autres termes, l'invention permet de ne pas mélanger le carburant chaud, de retour du moteur, avec le carburant froid présent dans le réservoir tant que le moteur n'a pas atteint sa température optimale de fonctionnement.

L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention et, plus spécifiquement, un dispositif d'aspiration de carburant à l'intérieur d'un réservoir de véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un bac à l'intérieur duquel il est procédé à l'aspiration du carburant par une première tubulure, et une seconde tubulure de retour de carburant vers ledit réservoir, un débouché de ladite seconde tubulure étant disposé à proximité d'une entrée dudit bac, de façon à remplir ledit bac par effet Venturi, caractérisé en ce que ladite seconde tubulure comprend un orifice de sortie en communication directe avec l'intérieur dudit bac, et une vanne commandée en température apte à diriger le carburant circulant dans ladite seconde tubulure vers ledit débouché ou vers ledit orifice de sortie, en fonction de la température du carburant.

Selon un premier aspect avantageux de l'invention, la vanne commandée en température est disposée dans la partie terminale de la seconde tubulure. Ce positionnement de la vanne commandée en température lui permet de remplir au mieux sa fonction.

La vanne commandée en température, qui peut également être dénommée "vanne thermostatée", doit être capable de mesurer la température du carburant en retour dans la seconde tubulure, de la comparer avec une consigne fixe et d'orienter le flux de carburant vers le débouché et la pompe à Venturi ou vers l'orifice directement en communication avec l'intérieur du bac.

Cette vanne ne doit pas perturber l'écoulement du carburant en créant des pertes de charges, des turbulences et/ou des coups de bélier inacceptables. Elle doit également résister aux agressions chimiques, thermiques et mécaniques liées à la nature des carburants et rester fiable et précise pendant toute la durée de vie du véhicule dans lequel elle est installée.

Cette vanne doit être d'un encombrement minimal et d'un coût de fabrication le plus bas possible.

Pour satisfaire à l'ensemble de ces critères et selon un aspect plus particulièrement avantageux de l'invention, la vanne commandée en température comprend un piston, mobile entre deux positions, correspondant respectivement à deux trajets possibles dudit carburant en retour, sous l'effet d'un actionneur réalisé dans un alliage à mémoire de forme. Grâce à cet aspect de l'invention, la mesure de la température, sa comparaison avec une consigne et l'action mécanique sur le piston sont assurées par une unique pièce, c'est-à-dire par l'actionneur en alliage à mémoire de forme. L'alliage à mémoire de forme a en effet pour propriété essentielle de pouvoir passer d'une forme à une autre, toutes deux prédéterminées, en fonction de sa température. La température de transition de l'alliage, c'est-à-dire la température à laquelle il passe d'une forme à l'autre, est prédéterminée par la composition de l'alliage utilisé. Elle est donc choisie en fonction de la nature du carburant utilisé et de la température choisie pour lequel le changement de trajet du carburant doit être obtenu.

Un actionneur réalisé dans un alliage à mémoire de forme permet d'obtenir à la fois des variations dimensionnelles et un effort moteur important pour une faible variation de température.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'actionneur est en forme d'hélice et disposé entre le piston et le corps de la vanne. Les variations de forme de l'actionneur correspondent à des variations de longueur totale de l'hélice.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'actionneur a une température de transition sensiblement égale à la température de consigne du carburant à laquelle le carburant en retour doit changer de trajet.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le piston est creux et comprend une partie en forme de jupe apte à former l'alimentation de l'orifice de sortie. L'obturation de l'orifice correspond au passage du carburant en retour vers la pompe à Venturi.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le piston comprend au moins un trou de passage du carburant vers le débouché de ladite tubulure. Ce trou de passage est utilisé lorsque l'orifice communiquant directement avec l'intérieur du bac est obturé.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le piston comprend, sur sa partie aval, une surface de portée sur un siège formé dans le corps de la vanne, l'actionneur étant disposé de façon à déterminer la position du piston par rapport audit siège. Cette construction de la vanne permet d'obtenir une vanne simple et fiable.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le bac comporte une cloison, disposée sur le trajet du carburant sortant de la tubulure par l'orifice, cette cloison étant apte à limiter la formation d'émulsion du carburant dans le bac.

Grâce à cet aspect de l'invention, on évite de perturber le fonctionnement du moteur par l'introduction dans la tubulure d'aspiration de mousse ou d'émulsion.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif d'aspiration et de son procédé de mise en oeuvre conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe d'un ensemble d'aspiration connu de l'art antérieur
- la figure 2 est un schéma de principe analogue à celui delta figure 1 pour un dispositif conforme à l'invention
- la figure 3 est une vue en élevation d'un dispositif d'aspiration conforme à l'invention ;
- la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une partie du dispositif de la figure 3 dans une première position et
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 alors que le dispositif est dans une seconde position.

A la figure 2, les éléments analogues à ceux de la figure 1 portent des références identiques augmentées de 10. Sur cette figure, un bac 11 est disposé à proximité du fond d'un réservoir 12. Une tubulure 13 plonge dans le bac 11 pour y aspirer du carburant destiné à être dirigé par une pompe, non représentée, en direction d'un moteur à combustion interne. Une seconde tubulure 14 est destinée à guider le carburant non consommé par le moteur en retour vers l'intérieur du réservoir 12, le débouché 14a de la tubulure 14 est dirigé vers une entrée lla du bac 11 de façon à constituer une pompe à Venturi ou pompe à aspiration 15.

Conformément à l'invention, une vanne commandée 17 est apte à comparer la température T du carburant en retour dans la tubulure 14 avec une température de consigne Tç choisie par le constructeur, ce qui est représenté schématiquement par la fonction de comparaison 16. La tubulure 14 comprend un second orifice de sortie 14b directement en communication avec l'intérieur du bac 11. Le procédé de l'invention consiste à diriger le carburant présent dans la tubulure 14 soit vers le débouché 14a lorsque la température T est supérieure à la température de consigne Tc, soit vers l'orifice 14b lorsque la température T est inférieure à la température Tc. Ce procédé peut être réalisé par tous moyens appropriés permettant l'orientation du flux de carburant vers l'une ou l'autre des sorties 14a et 14b de la tubulure 14.

Cependant, et comme il apparaît plus clairement à la figure 3, un dispositif d'aspiration particulièrement adapté pour réaliser le procédé de l'invention est caractérisé en ce que la seconde tubulure 14 comprend un orifice 14b en communication directe avec l'intérieur du bac 11 et une vanne 17, commandée en température et apte à diriger le carburant vers le débouché 14a appartenant à la pompe à Venturi 15 ou vers l'orifice 14b, en fonction de la température du carburant.

La température du carburant peut être mesurée en tout point du réservoir 2. Elle est néanmoins avantageusement mesurée dans la tubulure 14.

Comme il apparaît plus clairement à la figure 3, le dispositif comprend une platine 18 de fixation de l'ensemble d'aspiration sur le réservoir 12 alors que le bac 11 est plaqué sur le fond du réservoir grâce à des ressorts 19 et un couvrebac 20. Une pompe 21 est reliée à un manchon 22 comportant une crépine d'aspiration 23. Un ensemble 24 de suspension élastique maintient l'ensemble pompe/crépine à proximité du fond du bac.

Le carburant, aspiré par la pompe 21, est déversé dans la tubulure d'aspiration 13 et traverse la platine 18 grâce à un raccord coudé 25 relié à un tuyau non représenté allant vers le moteur. De la même manière, un raccord coudé 26 permet de raccorder la tubulure 14 à un tuyau provenant du moteur à travers la platine 18. Des câbles d'alimentation électrique 27 de la pompe 21 traversent la platine 18 grâce à des barrettes 28 surmoulées dans un connecteur 29.

La vanne commandée 17 apparaît à plus grande échelle aux figures 4 et 5. Cette vanne, qui est disposée à la partie terminale de la tubulure 14, comprend un corps 30, de préférence cylindrique, qui présente un conduit d'entrée 30a à une extrémité et un premier conduit de sortie 30b définissant, de fait, le débouché 14a de la tubulure 14. Le corps 30 comprend également un second conduit de sortie 30c, orienté vers l'intérieur du bac 11, et dont l'extrémité constitue en pratique l'orifice 14b de la tubulure 14.

Un joint llb, par exemple torique, est disposé autour du conduit 30c dans la paroi du bac 11 de façon à en parfaire l'étanchéité.

A l'intérieur du corps 30 coulisse un piston 31, de préférence également cylindrique. Ce piston est creux, de telle sorte que le fluide peut le traverser de part en part entre une entrée axiale 31a et une ou plusieurs sorties 31b ménagées dans la paroi du piston.

Le piston 31 comprend sur sa partie aval une surface de portée 31c destinée à coopérer avec un siège 30d formé dans le corps 30 de la vanne pour fermer le conduit 30b, ainsi que cela est présenté à la figure 4. Le piston 31 présente également une paroi extérieure pleine 31d de même forme que l'intérieur du corps 30 et de dimensions voisines, ce qui assure le guidage du piston 31 lors de son déplacement axial dans le corps 30. Cette paroi 31d permet également d'obturer le passage vers le conduit 30c lorsque le piston se trouve dans la position de la figure 5.

Un actionneur 32 est disposé entre un épaulement externe 31e du piston 31 et un épaulement interne 30e du corps 30.

D'autre part, un ressort spiral 33 est installé entre le corps 30 et le piston 31 afin de repousser en permanence le piston 31 en direction du siège 30d.

Le matériau utilisé pour la fabrication de l'actionneur 32 est un alliage à mémoire de forme. En fonction de la température du milieu dans lequel il baigne, c'est-à-dire du carburant transitant par la tubulure 14, cet actionneur peut prendre les deux conformations respectivement représentées aux figures 4 et 5. Dans la position de la figure 4, l'actionneur est contracté, de sorte que sa longueur totale L1 est inférieure à la distance séparant l'épaulement 31e et la surface de portée 31c. Le piston 31 est ainsi repoussé par le ressort 33 dans une position dans laquelle la surface 31c et le siège 30d coopèrent pour obturer le conduit 30b alors que la paroi externe 31d est éloignée du conduit 30c. Cette position est celle utilisée lorsque la température du carburant dans la conduite 14 est inférieure à la valeur de consigne Tc. Le carburant se déverse dans le bac 11 selon la flèche F4.

Lorsque la température du carburant est supérieure à la valeur Tc et du fait des propriétés de mémoire de forme de son alliage constitutif, l'actionneur 32 prend la conformation représentée à la figure 5 dans laquelle sa longueur totale L2 est supérieure à la distance séparant l'épaulement 31e de la surface 31c, de sorte que le piston ne repose pas contre le siège 30d et que le carburant peut s'écouler à travers les sorties 31b selon les flèche F5 Par ailleurs, la jupe ou paroi extérieure 31d obture le conduit 30c, de sorte qu'aucun écoulement n'est possible par ce conduit.

Dans l'exemple représenté, l'actionneur 32 a la forme d'un fil enroulé en hélice à la manière d'un ressort spiral. Ceci permet une fabrication aisée de l'actionneur. Cependant, d'autres formes de réalisation peuvent être choisies et l'actionneur peut être accroché au piston 31 et au corps 30, de sorte qu'il peut exercer sur ceux-ci sélectivement un effort de traction ou de pression. Cette solution permet de supprimer le ressort 33 et de diminuer ainsi le prix de revient global du dispositif.

D'autre part et selon une autre variante non représentée de l'invention, il est possible d'inverser les positions respectives de l'actionneur 32 et du ressort 33, c'est-à-dire d'installer l'actionneur 32 à proximité de l'entrée 30a du corps 30. Cette disposition présente l'avantage supplémentaire d'un contact thermique amélioré entre le fluide traversant le corps 30 et le matériau constitutif de l'actionneur.

Le fonctionnement du dispositif de l'invention découle des explications qui précèdent. Si l'on considère le dispositif lors de la mise en marche d'un moteur alors que la température ambiante est inférieure à la température de consigne Tç, l'actionneur 32 a sa longueur prédéterminée L1 visible à la figure 4, de sorte que le piston 8 repose, par sa surface 31c, sur le siège 30d et que le conduit 30c est en communication avec la tubulure 14. Dans cette position, le carburant en retour du moteur ne transite pas par la pompe à Venturi 15, mais retourne directement dans le bac 11 (flèche F4) à travers le conduit 30c qui constitue l'orifice de sortie 14b de la tubulure 14.

Lorsque la température du carburant s'élève jusqu'à atteindre la température de consigne Tç, l'actionneur 32, qui est en contact thermique avec le carburant, change d'état, c'est-à-dire se déforme au point que sa longueur atteint la valeur L2 représentée à la figure 5. Ceci génère un effort suffisant pour déplacer le piston 31 et l'éloigner du siège 30d, de telle sorte que la paroi ou jupe 31d du piston vient se placer en regard du conduit de sortie latérale 30c du corps 30.

L'écoulement du fluide par l'orifice 14b est ainsi interrompu.

Grâce aux passages ménagés à l'intérieur du piston par les orifices 31a et 31b et du fait que le piston ne vient plus obturer le conduit 30b, le carburant provenant de la tubulure 14 peut s'écouler librement vers le débouché 14a, c'est-à-dire vers la pompe à Venturi 15 (flèche Fis)
Quand la température du fluide diminue jusqu'à atteindre à nouveau la température de consigne prédéfinie, l'actionneur, qui est toujours en contact thermique avec le carburant, change à nouveau d'état, c'est-à-dire reprend la configuration de la figure 4 dans laquelle sa longueur totale a la valeur L1. Sous l'effet de la force du ressort, le piston revient alors dans l'état initial, de sorte que le dispositif est à nouveau prêt à fonctionner lors d'un démarrage ultérieur du moteur.

Bien entendu, si le moteur est démarré dans une atmosphère chaude ou tiède telle que communément rencontrée en été dans les pays tempérés, le dispositif est en permanence dans la position de la figure 5.

Le passage du carburant d'un trajet vers l'autre se fait graduellement, car la fermeture et l'ouverture des conduits 30b et 30c sont progressives et simultanées, aussi bien dans un sens que dans l'autre. Cette disposition évite toute surpres sion transitoire, communément dénommée "coup de bélier", nuisible à la résistance mécanique du dispositif lui-même ou des équipements disposés en amont ou en aval.

L'étanchéité de chaque voie en position fermée dépend de l'ajustage des pièces. Dans l'application développée, il n'est pas nécessaire d'obtenir une étanchéité parfaite, car une fuite résiduelle est admissible dans toutes les positions d'utilisation.

Une paroi 34 est disposée à l'intérieur du bac 11 en face de l'orifice 14b, c'est-à-dire du conduit 30c, sur le trajet du carburant sortant de la tubulure 14. Cette paroi 34 a pour rôle de guider l'écoulement du carburant vers le fond du bac 11, ce qui a pour avantage de réduire la formation possible d'une émulsion, en particulier lors de l'utilisation d'un carburant du type gasoil. En effet, une telle émulsion serait néfaste, car elle créerait des bulles susceptibles d'être ré-aspirées par la pompe et de perturber l'injection du carburant dans le moteur.

Un sous-ensemble de mesure du niveau de carburant, non représenté, peut également être incorporé à cet ensemble d'aspiration.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'aspiration de carburant à l'intérieur du réservoir (12) d'un véhicule automobile comprenant un bac (11) à l'intérieur duquel il est procédé à l'aspiration du carburant par une première tubulure (13), et une seconde tubulure (14) de retour du carburant vers ledit réservoir, un débouché (14a) de ladite seconde tubulure étant disposé à proximité d'une entrée (lita) dudit bac de façon à remplir ledit bac par effet Venturi (15), caractérisé en ce qu'il consiste à diriger le carburant présent dans ladite seconde tubulure vers ledit débouché ou vers un orifice de sortie (14b) en communication directe avec l'intérieur dudit bac, en fonction de la température (T) dudit carburant.

2. Dispositif d'aspiration de carburant à l'intérieur du réservoir (12) d'un véhicule automobile, ledit dispositif comprenant un bac (11), à l'intérieur duquel il est procédé à l'aspiration du carburant par une première tubulure (13), et une seconde tubulure (14) de retour du carburant vers ledit réservoir, un débouché (14a) de ladite seconde tubulure étant disposé à proximité d'une entrée (lla) dudit bac de façon à remplir ledit bac par effet Venturi (15), caractérisé en ce que ladite seconde tubulure comprend un orifice de sortie (14b), en communication directe avec l'intérieur dudit bac, et une vanne (17) commandée en température (16) apte à diriger le carburant circulant dans ladite seconde tubulure vers ledit débouché ou vers ledit orifice de sortie, en fonction de la température (T) dudit carburant.

3. Dispositif d'aspiration selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite vanne (17) commandée en température est disposée à la partie terminale de ladite seconde tubulure (14).

4. Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite vanne (17) commandée en température comprend un piston (31), mobile entre deux positions correspondant respectivement à deux trajets (F4, F5) possibles dudit carburant en retour, sous l'effet d'un action neur (32) réalisé dans un alliage à mémoire de forme.

5. Dispositif d'aspiration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit actionneur (32) est en forme d'hélice et disposé entre ledit piston (31) et le corps (30) de ladite vanne (17).

6. Dispositif d'aspiration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit actionneur (32) a une température de transition sensiblement égale à la température de consigne (Tc) du carburant à laquelle le carburant en retour doit changer de trajet.

7. Dispositif d'aspiration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit piston (31) est creux et comprend une partie (31d) en forme de jupe apte à fermer l'alimentation (30c) dudit orifice de sortie (14b).

8. Dispositif d'aspiration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit piston (31) comprend au moins un trou (3 lob) de passage dudit carburant vers le débouché (14a) de ladite tubulure.

9. Dispositif d'aspiration selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit piston (31) comprend, sur sa partie aval, une surface de portée (31c) sur un siège (30d) formé dans le corps (30) de ladite vanne (17), ledit actionneur (32) étant disposé de façon à déterminer la position dudit piston par rapport audit siège.

10. Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que ledit bac (11) comporte une cloison (34), disposée sur le trajet du carburant sortant (F4) de ladite tubulure par ledit orifice (14b), ladite cloison étant apte à limiter la formation d'émulsion de carburant dans ledit bac.