FR2777950A1 - Installation d'injection de carburant pour moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Installation comprenant un réservoir, une première pompe à carburant (6), une seconde pompe à carburant (12) et un injecteur de carburant (16). La première pompe (6) prend le carburant du réservoir pour le fournir à une conduite de carburant (10) et la seconde pompe à carburant (12) transfère le carburant de la conduite (10) par une conduite de pression (14) à l'injecteur (16). La première pompe (6) fournit le carburant en relation avec un mode de fonctionnement du moteur à combustion interne, suivant un débit variable à la conduite de carburant (10).

Description

Etat de la technique:
L'invention concerne une installation d'alimen-
tation en carburant pour fournir du carburant à un moteur à combustion interne, comprenant un réservoir, une première pompe à carburant, une seconde pompe à carburant et au moins un injecteur de carburant, la première pompe prenant le car- burant du réservoir pour le fournir à une conduite de carbu- rant et la seconde pompe à carburant transfère le carburant de la conduite par une conduite de pression à l'injecteur qui10 fournit le carburant au moins indirectement à la chambre de
combustion du moteur à combustion interne.
Jusqu'à présent, il existe des installations d'alimentation en carburant comprenant une première pompe qui prend le carburant d'un réservoir et le fournit par
l'intermédiaire d'une conduite à une seconde pompe à carbu-
rant. La seconde pompe à carburant fournit elle-même le car-
burant par une conduite de pression à au moins un injecteur.
Usuellement, le nombre d'injecteurs de carburant est égal au
nombre de cylindres du moteur à combustion interne.
L'installation d'alimentation en carburant peut comporter des injecteurs injectant le carburant directement dans la chambre de combustion du moteur. Dans ce mode de fonctionnement de l'installation d'alimentation en carburant, il faut une pression élevée dans la conduite de pression aboutissant à l'injecteur. Pour des raisons de sécurité et comme on ne peut exclure totalement un défaut d'étanchéité de l'injecteur dans la chambre de combustion, il faut après l'arrêt du moteur à combustion interne, réduire la pression dans la conduite de liaison et dans la conduite de pression de l'installation de carburant, soit totalement, soit dans
une très large mesure.
Si, le moteur à combustion interne étant arrêté, la pression est totalement ou très largement supprimée dans l'installation d'alimentation en carburant, la liaison de carburant entre la première pompe à carburant et la seconde pompe à carburant ou la conduite de pression entre la seconde pompe à carburant et l'injecteur peut engendrer la formation d'une bulle de vapeur. La taille de cette bulle de vapeur ou
le nombre et la taille des différentes bulles de vapeur dé-
pendent entre autres de la température qui règne dans l'enceinte du moteur après l'arrêt de celui-ci. La bulle de vapeur doit être rincée ou comprimée dans les conduites avant le nouveau démarrage du moteur à combustion interne. Comme le débit de la seconde pompe à carburant pendant le démarrage du moteur à combustion interne est relativement faible et qu'il faudrait assez longtemps pour comprimer la bulle de vapeur dans la conduite de pression, ce qui se traduirait par des durées de démarrage longues du moteur à combustion interne,
le document DE 195 39 885 Al propose de faire débiter la pre-
mière pompe à carburant, en contournant la seconde pompe à
carburant, directement dans la conduite de pression aboutis-
sant à l'injecteur. Mais comme la première pompe à carburant est conçue pour le mode de fonctionnement normal du moteur à
combustion interne, on a pu constater que le procédé de dé-
marrage proposé dans le document DE 195 39 885 A1 conduit certes à une réduction significative du temps de démarrage
mais que tenant compte de toutes les conditions de fonction-
nement, ce temps n'est pas suffisamment court pour remplir
ainsi tous les souhaits envisageables.
Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une installation
d'injection de carburant du type défini ci-dessus, caractéri-
sée en ce que la première pompe fournit le carburant en rela-
tion avec un mode de fonctionnement du moteur à combustion
interne, suivant un débit variable à la conduite de carbu-
rant. L'installation d'injection de carburant selon l'invention offre l'avantage que la quantité débitée par la première pompe à carburant peut être adaptée aux conditions de fonctionnement instantanées du moteur à combustion interne
pour tenir compte des besoins.
Il est ainsi possible de façon particulièrement avantageuse que pendant le démarrage du moteur à combustion
interne, on augmente le débit de la première pompe à carbu-
rant, ce qui réduit considérablement le temps de démarrage du
moteur à combustion interne.
L'augmentation du débit pendant le démarrage du moteur à combustion interne permet d'éliminer très rapidement une éventuelle bulle de vapeur dans le système, ce qui rac-
courcit considérablement l'opération de démarrage.
Selon un autre avantage, en cas de besoin, même après le démarrage du moteur à combustion interne, pendant le fonctionnement normal, la quantité de carburant débitée par
la première pompe peut être adaptée aux besoins.
Le débit variable est adapté avantageusement aux différentes conditions de pression. Cela permet par exemple d'éviter facilement les difficultés que l'on rencontre par
exemple aux températures élevées.
Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention:
* la première pompe fonctionne à vitesse de rotation varia-
ble, * la première pompe à carburant fournit le carburant avec un débit élevé à la conduite de carburant pour le démarrage du moteur à combustion interne, * la première pompe à carburant fonctionne en surrégime pour démarrer le moteur à combustion interne,
* la première pompe à carburant fonctionne selon la tempéra-
ture du carburant, * la première pompe à carburant fonctionne avec un débit plus élevé lorsque la température du carburant est élevée, * la première pompe à carburant est entraînée par un moteur électrique, la vitesse de rotation d'entraînement du moteur
électrique étant variable selon les conditions de fonction-
nement du moteur à combustion interne,
* une résistance intermédiaire branchée en série sur le mo-
teur électrique,
* deux soupapes de commande de pression branchées hydrauli-
quement en parallèle et réglées sur des valeurs de pression
différentes pour surveiller la pression d'alimentation ré-
gnant dans la conduite de carburant, * le carburant sortant de la conduite de carburant du fait
des soupapes de commande de pression revient dans le réser-
voir, * la première pompe débite en fonction d'au moins une durée d'injection d'au moins un injecteur, * la première pompe à carburant débite en fonction du régime du moteur à combustion interne,
* la première pompe à carburant débite selon la pression ré-
gnant dans la conduite de pression, * une installation de vanne influençant la pression d'alimentation dans la conduite de carburant selon le mode de fonctionnement, * l'installation de vanne est prévue dans une conduite de carburant allant de la conduite dans le réservoir et qui se trouve hydrauliquement en série avec une vanne de commande de pression, * l'installation de vanne possède une résistance de passage dépendant du flux de carburant traversant l'installation de vanne, * l'installation de vanne est une électrovanne à commutation électrique
Modifier le débit de la première pompe en entraî-
nant avec une vitesse de rotation différente, donne l'avantage que même si l'on utilise une pompe de fabrication coûteuse et confirmée, le débit de la première pompe peut se
modifier de manière simple.
Augmenter le débit de la première pompe pendant
le démarrage du moteur à combustion interne, raccourcit avan-
tageusement de manière significative le temps de démarrage du
moteur à combustion interne.
Faire fonctionner la première pompe à carburant pour qu'elle travaille avec un débit plus grand à température élevée, permet d'éviter de manière simple la formation des bulles de vapeur et l'irrégularité consécutive du débit de la
seconde pompe à carburant.
Si la première pompe à carburant débite de façon plus importante à une température élevée, cette première pompe peut être conçue pour qu'à température normale et à
faible température du carburant, elle fonctionne avec un dé-
bit plus faible, ce qui prolonge la fiabilité de cette pre-
mière pompe à carburant et réduit la puissance motrice,
moyenne nécessaire à l'entraînement de cette première pompe.
Au démarrage du moteur à combustion interne, si la première pompe à carburant travaille en surrégime, on a l'avantage que cette pompe débite à un niveau élevé pendant le démarrage sans qu'il ne soit nécessaire de la dimensionner de façon plus grande et de manière plus compliquée. Comme le démarrage du moteur à combustion interne n'est que de courte durée, on ne risque pas de réduire de manière inacceptable la fiabilité de la première pompe à carburant même si cette pompe fonctionne en surrégime pendant le démarrage. Malgré la brève augmentation de débit, on a l'avantage d'une pompe à carburant de faibles dimensions et d'un moteur d'entraînement
également de faibles dimensions.
En modifiant la vitesse de rotation d'entraî-
nement du moteur électrique qui entraîne la première pompe à carburant, on réalise de manière très simple et sans mettre en oeuvre des moyens importants, le débit nécessaire que doit
fournir la première pompe.
En branchant ou en shuntant la résistance élec-
trique intermédiaire, on peut modifier la vitesse de rotation et ainsi le débit de la première pompe de carburant de façon
simple et sans entraîner de moyens constructifs importants.
Avec deux vannes de commande de pression pour
surveiller la pression d'alimentation régnant dans la con-
duite de carburant entre la première pompe et la seconde
pompe, l'une des deux vannes de commande de pression sur-
veillant la pression par exemple pendant le démarrage du mo-
teur à combustion interne et l'autre vanne de commande de pression surveillant la pression d'alimentation pendant le
fonctionnement normal du moteur à combustion interne, on ob-
tient l'avantage que la pression dans la conduite de carbu-
rant atteint le niveau prévu avec des tolérances étroites
comme cela est demandé. En particulier, même pendant le dé-
marrage du moteur à combustion interne, c'est-à-dire si la première pompe fonctionne avec un débit fortement augmenté, on peut avoir un niveau de pression d'alimentation défini de
manière très précise. A partir de la durée d'injection d'au moins un injecteur ou à partir du régime du moteur à combustion in-
terne, notamment si l'on tient compte à la fois de la durée d'injection et du régime du moteur, on peut déterminer très facilement et de façon avantageuse la demande en carburant. La durée d'injection et le régime du moteur sont usuellement détectés par la commande du moteur pour différentes raisons,10 usuellement pour commander le moteur à combustion interne, pour que ces grandeurs soient disponibles pour commander le débit de la première pompe puisque ces grandeurs sont dispo- nibles. En particulier, malgré la possibilité de commander de manière précise en fonction des besoins de la première pompe,15 il n'est pas nécessaire de prévoir un capteur de pression dans la conduite de carburant, qui représenterait un coût
supplémentaire non négligeable. Une installation de vanne influençant la pression d'alimentation, réalisée pour avoir une perte de charge dé-
pendant du débit de carburant, permet de renoncer de manière avantageuse à la commande électrique de l'installation de
vanne, ce qui réduit considérablement les moyens de fabrica- tion à mettre en oeuvre. La possibilité de commande électrique de l'ins-
tallation de vanne offre en outre l'avantage de commander la pression d'alimentation par exemple par une installation de
commande, électriquement à l'aide d'un programme introduit dans l'installation de commande. Dessins:30 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re-
présentés schématiquement dans les dessins annexés et dans lesquels: * la figure 1 montre un exemple de réalisation particulière-
ment avantageux d'une installation d'alimentation de carbu-
rant,
* la figure 2 montre partiellement une variante de réalisa-
tion de l'invention, la figure 3 montre à titre d'exemple d'autres détails de
l'installation d'injection de carburant selon l'invention.
Description des exemples de réalisation:
L'installation d'alimentation en carburant selon l'invention, pour doser le carburant alimentant un moteur à
combustion interne peut s'appliquer à différents types de mo-
teur à combustion interne. Le moteur à combustion interne est par exemple un moteur à essence avec mélange formé à
l'extérieur ou à l'intérieur des cylindres et allumage com-
mandé; le moteur peut comporter des pistons à mouvement al-
ternatif ou des pistons rotatifs (moteur Wankel). Le moteur à combustion interne peut par exemple être également un moteur hybride. Dans ce moteur, par stratification de la charge, on
enrichit le mélange air/carburant dans la chambre de combus-
tion au niveau des bougies pour garantir l'allumage et faire
la combustion avec un mélange fortement appauvri.
L'échange des gaz dans la chambre de combustion
du moteur à combustion interne peut se faire par exemple se-
lon un cycle à quatre temps ou à deux temps. Pour commander l'échange des gaz dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne, on peut prévoir de manière connue des soupapes d'échange de gaz (soupape d'admission et soupape
d'échappement). Le moteur à combustion interne peut être réa-
lisé avec au moins un injecteur, injectant le carburant di-
rectement dans la chambre de combustion du moteur. La commande de la puissance du moteur à combustion interne se fait suivant le mode de fonctionnement par commande de la quantité de carburant alimentant la chambre de combustion. Il existe également un mode de fonctionnement selon lequel l'air alimentant la chambre de combustion pour brûler le carburant
est commandé à l'aide d'un volet d'étranglement. Par la posi-
tion du volet d'étranglement, on peut commander la puissance
fournie par le moteur.
Le moteur à combustion interne comporte par exem-
ple un cylindre avec un piston; il peut également comporter plusieurs cylindres et un nombre correspondant de pistons. De
préférence, il est prévu un injecteur par cylindre.
Pour simplifier la description, on limitera ci- après la description des exemples de réalisation à un moteur
à piston alternatif à quatre cylindres constituant le moteur à combustion interne; les quatre injecteurs sont alimentés en carburant par usuellement de l'essence pour injecter di-
rectement dans la chambre de combustion du moteur.
Suivant le mode de fonctionnement, on peut com- mander la puissance fournie par le moteur en commandant la quantité de carburant injectée ou encore en étranglant10 l'alimentation en air. Au ralenti et en charge partielle, on
a une stratification de charge avec enrichissement en carbu-
rant au niveau de la bougie. Le mélange à l'extérieur de la zone de la bougie est très pauvre. A charge maximale ou à
charge élevée, on recherche une répartition homogène de car-
burant et d'air dans l'ensemble de la chambre de combustion.
Dans la description faite ci-après, on distingue-
ra dans un but de simplification, entre un mode de fonction-
nement du moteur à combustion interne et une opération de démarrage. L'expression opération de démarrage désigne
l'opération au début du démarrage du moteur à combustion in-
terne, se poursuivant jusqu'au mode de fonctionnement propre-
ment dit. L'expression mode de fonctionnement désignera ci-
après le fonctionnement du moteur à combustion interne dans les conditions de fonctionnement à la fin de l'opération de démarrage, ces conditions de fonctionnement pouvant être très différentes. Pour le mode de fonctionnement, on distinguera entre un mode de fonctionnement à des températures basses ou
moyennes et un mode de fonctionnement à des températures éle-
vées. Le mode de fonctionnement peut être très différent sui-
vant que le moteur à combustion interne vient d'être démarré et suivant les températures qui règnent pendant et après le démarrage. La figure 1 montre un réservoir de carburant 1,
avec une conduite d'aspiration 4, une première pompe à carbu-
rant 6, un moteur électrique 8, une conduite de carburant 10, une seconde pompe à carburant 12, une conduite de pression 14, quatre injecteurs 16, une unité d'alimentation en énergie 18 et une installation de commande électrique ou électronique
20. Les injecteurs 16 sont parfois également appelés soupapes d'injection.
La première pompe d'injection 6 possède un côté de pression 6h et un côté d'aspiration 6n. La seconde pompe d'injection 12 possède un côté haute pression 12h et un côté basse pression 12n. La conduite de carburant 10 relie le côté
de pression 6h de la première pompe à carburant 6 au côté basse pression 12n de la seconde pompe à carburant 12. Une conduite de carburant 22 dérive de la conduite de carburant10 10. Le carburant peut revenir directement par la conduite de carburant 22, de la conduite 10 dans le réservoir 2. Une au-
tre conduite de carburant 23 dérive de la conduite de carbu- rant 10. Cette conduite de carburant 23 permet également le retour de la conduite de carburant 10 directement dans le ré-15 servoir 2. Les deux conduites de carburant 22, 23 sont hy-
drauliquement branchées en parallèle et peuvent également
avoir par endroit un canal commun.
Une vanne de régulation de pression ou vanne de
commande de pression 26 est prévue dans la conduite de carbu-
rant 22 ainsi qu'une installation de vanne 30. La vanne de commande de pression 26 et l'installation de vanne 30 sont branchées hydrauliquement en série. Cela signifie que la vanne de commande de pression 26 et l'installation de vanne sont branchées en série. L'installation de vanne 30 peut être en amont ou en aval de la vanne de commande de pression 26. La vanne de commande de pression 26 et l'installation de
vanne 30 peuvent également être réunies en un seul élément.
La vanne de commande de pression 26 fonctionne comme une sou-
pape de limitation de pression ou une soupape à pression dif-
férentielle; elle assure une pression pratiquement constante
entre son entrée et sa sortie.
L'installation de vanne 30 selon l'exemple de réalisation de la figure 1 se présente sous la forme d'une
vanne d'étranglement 30d fixe. La vanne d'étranglement ou or-
gane d'étranglement 30d de l'installation 30 est conçue de
préférence pour que la perte de charge de l'organe d'étran-
glement 30d augmente selon le carré du débit de carburant qui passe dans cet organe. L'installation 30 sert à relever le cas échéant la pression d'alimentation dans la conduite de
carburant 10.
L'autre conduite de carburant 23 comporte une au-
tre vanne de régulation de pression ou vanne de commande de pression 28. Cette autre vanne de commande de pression 28 fonctionne comme une soupape de limitation de pression ou une soupape à pression différentielle; elle est fermée lorsque la pression à son entrée se trouve en dessous d'une certaine valeur. La vanne de commande de pression 28 est ouverte, si
la pression du côté de l'entrée dépasse une valeur détermi-
née, réglée, fixée par la vanne de commande de pression 28.
Cette vanne de commande de pression 28 permet d'assurer que la pression d'alimentation de la conduite 10 ne dépasse pas
une valeur maximale donnée.
La pression régulée par l'autre vanne de commande
de pression 28 est beaucoup plus élevée que la pression obte-
nue par la vanne de commande de pression 26. La vanne de com-
mande de pression 26 règle la pression du côté de son entrée par exemple à 3 bars (ce qui correspond à 300 kPa). L'autre vanne de commande de pression 28 est réglée par exemple à une
pression de 9 bars (900 kPa).
La première pompe à carburant 6 est entraînée par le moteur électrique 8. Cette première pompe 6, le moteur électrique 8, la vanne de commande de pression 26, l'autre vanne de commande de pression 28 et l'installation de vanne se trouvent au niveau du réservoir de carburant 2. Ces éléments sont de préférence prévus à l'extérieur du réservoir de carburant 2 ou encore dans le réservoir 2 comme cela est
indiqué de manière schématique par une première ligne de con-
tour en traits mixtes.
Un organe de transmission mécanique 12 m relie
mécaniquement la seconde pompe à carburant 12 à l'arbre mo-
teur non représenté du moteur à combustion interne. Comme la seconde pompe 12 est couplée mécaniquement de manière rigide
à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne, cette se-
conde pompe 12 travaille de manière proportionnelle à la vi-
tesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur à combustion interne. La vitesse de rotation de l'arbre de sortie est très Il
différente suivant les conditions de fonctionnement instanta-
nées du moteur à combustion interne. Cet arbre de sortie est
par exemple le vilebrequin du moteur à combustion interne.
Du côté basse pression 12n de la seconde pompe à carburant 12, la conduite 10 est munie d'un clapet anti- retour 12a du côté de l'entrée. La conduite de pression 14 comporte du côté haute pression 12h de la seconde pompe 12, un clapet anti-retour 12b du côté de la sortie. Suivant le mode de réalisation de la seconde pompe à carburant 12, on peut le cas échéant supprimer les clapets anti-retour 12a, 12b. Fonctionnellement, en parallèle à la seconde pompe à carburant 12, une installation de passage 40 relie la conduite 10 à la conduite de pression 14. L'installation de
passage 40 comprend un clapet anti-retour 40a. Le clapet an-
ti-retour 40a est monté pour que la première pompe 6 puisse fournir le carburant à la conduite de pression 14 sans être pratiquement gêné par la seconde pompe à carburant 12. Le clapet anti-retour 40a de l'installation de passage 40 évite un retour du carburant de la seconde pompe 12 par la conduite de pression 14 en retour vers la conduite 10. L'installation
de passage 40 permet à la première pompe à carburant 6 de dé-
biter directement dans la conduite de pression 14 reliée aux
injecteurs 16 en contournant la seconde pompe 12.
La seconde pompe 12 se trouve dans un boîtier de pompe 12g représenté schématiquement par un trait mixte. Les clapets anti-retour 12a, 12b et l'installation de passage 40 peuvent également se trouver à l'intérieur du boîtier de
pompe 12g.
La conduite de pression 14 reliant la seconde pompe à carburant 12 aux injecteurs 16 peut être subdivisée
de manière simplifiée en un segment de conduite 42, une cham-
bre d'accumulation 44 et des conduits de distribution 46. Les
injecteurs 16 sont reliés à la chambre d'accumulation 44 cha-
que fois par une conduite de distribution 46. Un capteur de
pression 48 est relié à la chambre d'accumulation 44 et dé-
tecte la pression respective du carburant dans la conduite de pression 14. En fonction de cette pression, le capteur de pression 48 fournit un signal électrique à l'installation de commande 20. Une vanne de pression 50 à commande électrique est reliée à la conduite de pression 14 par une installation de commande 20. Suivant la commande de la vanne de pression , du carburant est fourni de la conduite de pression 14 par la conduite de retour 52 à la conduite 10. Un accumulateur
amortisseur 60 équipe la conduite de carburant 10.
L'installation d'alimentation en carburant com-
prend en outre un ou plusieurs capteurs 54 ainsi qu'un cap-
teur de pédale d'accélérateur 56. Les capteurs 54, 56
détectent les conditions de fonctionnement du moteur à com-
bustion interne. Les conditions ou modes de fonctionnement du moteur à combustion interne peuvent dépendre de plusieurs conditions de fonctionnement séparées. Les conditions de fonctionnement séparées sont par exemple: la température du carburant dans la conduite de carburant 10, la température du carburant dans la conduite de pression 14, la température de
l'air, la température de l'eau de refroidissement, la tempé-
rature de l'huile, le régime du moteur à combustion interne
ou la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur in-
terne, la composition des gaz d'échappement du moteur à com-
bustion interne, le temps d'injection des injecteurs 16 ou autres. Le capteur de pédale d'accélérateur 56 se trouve au niveau de la pédale d'accélérateur; comme autre condition de fonctionnement séparée, il détecte la position de la pédale
d'accélérateur, c'est-à-dire la vitesse souhaitée par le con-
ducteur. Le moteur électrique 8, les injecteurs 16, le
capteur de pression 48, la soupape de pression 50 et les cap-
teurs 54, 56 sont reliés par des lignes électriques 58 à
l'unité d'alimentation 18 et à l'installation de commande 20.
La conduite électrique 58 entre les injecteurs 16 et l'installation de commande 20 est réalisée pour que l'installation de commande 20 puisse commander séparément
chaque injecteur 16. Pour mieux distinguer vis-à-vis des au-
tres conduites non électriques, on a repéré les lignes élec-
triques 58 par le symbole d'un éclair.
La première pompe à carburant 6 est par exemple une pompe à refoulement, robuste, simple à fabriquer; cette pompe est entraînée par un moteur électrique 8 et du fait de sa construction, elle débite une certaine quantité constante de carburant à chaque rotation. La pression du carburant dans la conduite de carburant 10, du côté de la pression 6h de la première pompe à carburant 6 est appelée ci-après pression d'alimentation. Le débit de la première pompe à carburant 10 est variable. Pour faire varier le débit, on fait de préférence fonctionner la première pompe à carburant 6 avec une vitesse de rotation variable. On économise ainsi le coût élevé d'une pompe à débit spécifique variable. Comme la première pompe à carburant 6 est entraînée par le moteur électrique 8, on peut
très facilement modifier la vitesse de rotation de la pre-
mière pompe à carburant 6 en modifiant la vitesse de rotation du moteur électrique 8 qui l'entraîne. La modification de la
vitesse de rotation du moteur électrique 8 se fait de préfé-
rence par l'installation de commande 20.
La seconde pompe à carburant 12 débite le carbu-
rant de la conduite 10 dans la conduite de pression 14. Le
débit de la seconde pompe de carburant 12 dépend de la vi-
tesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur à combustion
interne et varie ainsi de façon très importante.
Suivant que le signal du capteur de pression 48 et le mode de fonctionnement du moteur à combustion interne, l'installation de commande 20 agit sur la vanne de pression 50. La pression dans la conduite 14 peut être par exemple de l'ordre de 100 bars (10 MPa) pendant le mode de fonctionne-
ment normal.
Lorsque le moteur à combustion interne est arrê-
té, on supprime usuellement la pression du carburant dans la conduite de carburant 10 et dans la conduite de pression 14, pour des raisons de sécurité; ainsi en cas d'éventuelles fuites d'un injecteur 16, le carburant ne risque pas
d'arriver dans la chambre de combustion du moteur à combus-
tion interne. Lorsque le moteur à combustion interne est ar-
rêté, la pression du carburant dans la conduite de carburant et dans la conduite de pression 14 est usuellement proche de la pression atmosphérique ou légèrement supérieure à celle-ci. Suivant la température ambiante de la conduite de
carburant 10 et la conduite de pression 14 et selon le carbu-
rant utilisé, lorsque le moteur à combustion interne est ar- rêté, il y a une bulle de vapeur plus ou moins importante
dans la conduite de carburant 10 ou dans la conduite de pres-
sion 14. La bulle de vapeur peut se composer de plusieurs
bulles ou poches séparées.
* Au cours d'une opération de démarrage, en parti-
culier si par suite d'un programme introduit dans la machine,
l'installation de commande 20 pense qu'en fonction des si-
gnaux des capteurs, il peut s'être formé une bulle de vapeur, au début de l'opération de démarrage, on fait fonctionner le
moteur électrique 8 qui entraîne la première pompe à carbu-
rant 6. Le moteur électrique 8 fonctionne pour qu'il tourne à
une vitesse d'entraînement beaucoup plus élevée que la vi-
tesse normale, si bien que la première pompe à carburant 6
fournit un débit augmenté par rapport au mode de fonctionne-
ment normal pour une température normale dans le carburant.
Comme pendant l'opération de démarrage, on a une quantité plus élevée de carburant dans la conduite 10 mais comme les injecteurs 6 ne prennent que peu de carburant, par rapport au mode de fonctionnement normal, on a une circulation excessive
de carburant à travers l'organe d'étranglement 30d de la con-
duite de carburant 22. Comme l'organe d'étranglement 30d a une section libre relativement faible et est réalisé pour que sa perte de charge augmente dans l'organe d'étranglement 30d lorsque le débit du carburant augmente, et cela de manière plus que proportionnelle, pendant le démarrage, la pression
dynamique provoquée par l'organe d'étranglement 30d est aug-
mentée de manière importante.
La pression dynamique ainsi engendrée par l'organe d'étranglement 30d s'ajoute à la pression en amont
de la vanne de commande de pression 26. De ce fait, la pres-
sion d'alimentation augmente dans la conduite de carburant 10
pendant l'opération de démarrage et dépasse de manière signi-
ficative la valeur normale de la pression d'alimentation;
ainsi, les éventuelles bulles de vapeur qui se trouvent pen-
dant l'opération de démarrage, éventuellement dans la con- duite de carburant 10 et/ou dans la conduite de pression 14 sont comprimées très rapidement. L'installation de passage 405 permet au carburant débité par la première pompe 6 d'arriver également dans la conduite de pression 14. La pression d'alimentation élevée qui règne dans la conduite de carburant se développe ainsi également dans la conduite de pression 14. Cette pression d'alimentation relativement élevée permet
de comprimer l'éventuelle bulle de vapeur de la conduite de pression 14 avant que la seconde pompe à carburant 12 ne com-
mence à fonctionner correctement. Comme pendant l'opération de démarrage, la pre- mière pompe de carburant 6 fonctionne avec un débit augmenté de manière significative, la pression d'alimentation dans la conduite de carburant 10 dépasse de manière importante celle
qui existerait pour un débit normal de la pompe 6; le carbu-
rant peut ainsi arriver en quantité plus importante et avec une pression plus élevée à travers le clapet anti-retour 40a de l'installation de passage 40 dans la conduite de pression
et alimenter les injecteurs 16.
Au début de l'opération de démarrage, le débit de la seconde pompe à carburant 12 est nul. Puis, au cours de
l'opération de démarrage, le débit de la seconde pompe à car-
burant 12 est très faible, si bien que la première pompe à carburant 6 qui n'aura pas pu évacuer l'éventuelle bulle de vapeur, ferait que la compression de cette éventuelle bulle
de vapeur durait très longtemps et retarderait considérable-
ment l'opération de démarrage. Comme la première pompe à car-
burant 6 est entraînée par le moteur électrique 8, il est possible de commencer à comprimer la bulle de vapeur avant
que la seconde pompe à carburant 12 ne commence à fonction-
ner. L'augmentation du débit de la première pompe à carburant
6 raccourcit considérablement la durée de l'opération de dé-
marrage. Comme la première pompe à carburant 6 fournit une
quantité de carburant augmentée de manière considérable pen-
dant l'opération de démarrage, la compression de la bulle de
vapeur se fait très rapidement et cela raccourcit avantageu-
sement l'opération de démarrage.
Comme l'opération de démarrage est très courte et
que la première pompe à carburant 6 ne fonctionne en surré-
gime que très brièvement pour l'opération de démarrage, l'augmentation de la charge de la pompe à carburant 6 et du
moteur électrique 8 ne se répercute pas de manière percepti-
ble, globalement sur la fiabilité de ces composants.
Pendant l'opération de démarrage, la pression ré-
gnant dans la conduite de carburant 10 augmente jusqu'à at-
teindre la pression réglée par l'autre soupape de commande de pression 28. Cette autre soupape de commande de pression 28
permet à la pression d'alimentation de la conduite de carbu-
rant 10 d'atteindre une valeur maximale déterminée, indépen-
damment des tolérances de débit de la première pompe à carburant 6 et indépendamment des tolérances d'étranglement de l'organe d'étranglement 30d. D'éventuelles tolérances de
régime du moteur électrique 8 pendant lesquelles il fonc-
tionne en surrégime, ne sont pas perceptibles pour la pres-
sion d'alimentation dans la conduite de carburant 10 du fait de la soupape de pression 28. La pression d'alimentation dans la conduite de carburant 10 et dans la conduite de pression 14 présente une valeur maximale réglable, définie de manière précise. En fonctionnement normal, pour un carburant à température normale, si la première pompe à carburant 6 est entraînée à une vitesse de rotation normale et que la seconde
pompe à carburant 12 prend une partie considérable du carbu-
rant de la conduite 10, et que de ce fait une faible fraction
seulement du carburant ne passe par la conduite 22 pour re-
tourner au réservoir 2, l'étranglement par l'organe d'étran-
glement 30d est relativement faible; ainsi la pression d'alimentation dans la conduite de carburant 10 pour ce mode de fonctionnement est inférieure à celle régnant pendant l'opération de démarrage. L'étranglement par l'organe d'étranglement 30d ne joue pratiquement aucun rôle. Pour ce mode de fonctionnement, la soupape de commande de pression 26
réglée à une pression faible détermine pratiquement l'ampli-
tude de la pression d'alimentation régnant dans la conduite
de carburant 10.
Comme pendant le fonctionnement du moteur à com-
bustion interne, lorsque la température du carburant augmente dans la conduite 10, le risque de formation de bulles de va- peur de carburant dans la conduite 10 augmente également, si
bien qu'il faut avoir une pression d'alimentation suffisam- ment élevée dans la conduite de carburant 10 pour éviter que ne se développent des bulles de vapeur. C'est pourquoi, il10 est proposé de faire fonctionner la première pompe à carbu-
rant 6 à vitesse de rotation élevée pour une température de carburant élevée, pour augmenter le débit et faire passer ainsi plus de carburant à travers l'organe d'étranglement d, ce qui conduit à une pression d'alimentation plus forte
dans la conduite de carburant 10.
Comme lorsque la température de carburant dimi-
nue, cela diminue également le risque de développement de bulles de vapeur, il suffit d'assurer une pression
d'alimentation plus forte seulement si la température du car-
burant est augmentée. Comme la première pompe à carburant 6 fonctionne avec un débit plus important pour une température de carburant plus élevée, mais que cela n'est pas nécessaire aux températures moyennes et basses, dans l'installation d'alimentation de carburant proposée, la pression d'alimentation peut être fixée à un niveau plus faible aux températures moyennes et basses que dans une réalisation pour laquelle, à une température de carburant plus élevée, il n'y
a pas de relèvement de la pression d'alimentation. Comme ain-
si la première pompe à carburant 6 n'est sollicitée aux fai-
bles et moyennes températures qu'avec une pression d'alimentation diminuée, et que la vitesse de rotation de la première pompe à carburant 6 peut être plus faible, le moyen proposé permet d'augmenter de manière significative la durée
de vie de la première pompe à carburant 6; il assure globa-
lement une consommation plus réduite d'énergie électrique
d'entraînement par la première pompe à carburant 6.
Pour commander le débit de la première pompe à carburant 6, il est proposé de manière préférentielle, de
monter le capteur 54 pour qu'il mesure directement la tempé-
rature du carburant dans la conduite à carburant 10. Fréquem-
ment, il suffit néanmoins de tenir compte de la température à un autre endroit, par exemple la température du carburant dans la conduite de pression 14 ou la température de l'eau de
refroidissement du moteur à combustion interne, pour comman-
der le débit de la première pompe à carburant 6. Si par exem-
ple pour économiser un capteur supplémentaire, on ne détecte pas directement la température du carburant dans la conduite de carburant 10, mais seulement la température de l'eau de
refroidissement, à l'aide de la température de l'eau d re-
froidissement, on peut déterminer au moins approximativement
la température réelle du carburant.
L'installation de vanne 30 constituée par l'organe d'étranglement 30d offre l'avantage de permettre de relever la pression d'alimentation, le cas échéant, notamment pendant l'opération de démarrage et/ou pour une température
de carburant plus élevée, sans nécessiter une soupape comman-
dée, coûteuse; cela simplifie considérablement la fabrica-
tion de l'installation d'alimentation en carburant.
Dans l'installation d'alimentation en carburant proposée, en fonctionnement normal, la soupape de commande de pression 26 détermine principalement la pression d'alimentation de la conduite de carburant 10; pendant l'opération de démarrage ou pour une température de carburant élevée, l'autre vanne de commande de pression 28 définit la pression d'alimentation de la conduite de carburant 10. Cette autre vanne de commande de pression 28 assure au moins que la
pression d'alimentation ne dépasse pas une valeur maximale.
A l'aide des durées d'injection des injecteurs 16 et en tenant compte du régime du moteur à combustion interne, on peut déterminer la quantité de carburant demandée par le
moteur à combustion interne, à la conduite de pression 14.
Pour que pendant le mode de fonctionnement normal, aussi peu
que possible de carburant ne sorte de la conduite de carbu-
rant 10 à travers la conduite de carburant 22, pour revenir de façon inutilisée dans le réservoir 2, il est proposé de commander la vitesse de rotation du moteur électrique 8 pour
que la première pompe à carburant 10 débite précisément au-
tant de carburant que celui pris de la conduite de carburant par les injecteurs 16. Pour éviter des effets de cavitation du côté basse pression 12n, au niveau de la seconde pompe à5 carburant 12, il est proposé de commander la première pompe à carburant 6 pour qu'elle débite légèrement plus que le débit demandé par les injecteurs 16. Si la quantité de carburant prise dans la con- duite de pression 14 doit être déterminée de manière encore plus précise, on peut tenir compte également de la pression
fournie par le capteur de pression 48 pour calculer la quan-
tité de carburant prélevée. En prédéterminant la durée d'injection des injecteurs 16 et en tenant compte du régime du moteur à combustion interne et/ou au choix de la pression
déterminée par le capteur de pression 48 dans la conduite de pression 14, sans nécessiter pour cela des capteurs supplé-
mentaires, on peut commander de manière relativement précise la quantité de carburant fournie par la première pompe 6. Ce- la offre l'avantage que pendant le mode de fonctionnement20 normal, malgré l'organe d'étranglement 30d commandé, placé dans la conduite d'alimentation 22, on peut maintenir la pression d'alimentation à la conduite de carburant 10 à une
valeur présélectionnée, très précise.
La figure 2 montre à titre d'exemple et à échelle
modifiée, un détail d'une variante de réalisation de la fi-
gure 1. Les parties non représentées à la figure 2 correspon-
dent à celles des autres figures.
On utilise les mêmes références dans les diffé-
rentes figures pour désigner les mêmes éléments. Sauf indica-
tion ou représentation contraires dans les dessins, cela
s'applique à toutes les figures et les parties de description
correspondantes des différents exemples de réalisation. Sauf indication contraire, les caractéristiques des exemples de
réalisation peuvent être combinées.
Dans la variante de réalisation représentée par-
tiellement à la figure 2, par comparaison avec la figure 1, l'installation de vanne 30 est modifiée pour remplacer
l'organe d'étranglement fixe 30d de la figure 1 par une sou-
pape de commutation 30c (distributeur à tiroir).
Le distributeur à tiroir 30c présente une pre- mière position de commutation 30a et une seconde position de commutation 30b. Dans la première position de commutation a, le carburant peut passer de la conduite de carburant 10
à travers la conduite 22 et la soupape de commande de pres-
sion 26 dans le réservoir 2. Si l'installation à soupape 30 occupe sa seconde position de commutation 30b, la conduite de
carburant 22 est coupée.
En mode de fonctionnement normal du moteur à com- bustion interne, c'est-à-dire après la fin de l'opération de démarrage du moteur à combustion interne et si la température du carburant n'est pas trop élevée, l'installation de vanne15 (distributeur à tiroir) 30 occupe sa première position de
commutation 30a. Pendant que le distributeur à tiroir 30 oc-
cupe sa première position de commutation 30a, la soupape de commande de pression 26 détermine la pression d'alimentation du carburant dans la conduite de carburant 10. La soupape de commande de pression 26 assure qu'en mode de fonctionnement
normal, la pression d'alimentation du carburant dans la con-
duite de carburant 10 soit à une valeur normale, par exemple
à 3 bars (300 kPa).
Pendant l'opération de démarrage ou si la tempé-
rature du carburant est élevée, le tiroir 30c du distributeur
à tiroir 30 est commuté dans sa seconde position de commuta-
tion 30b; dans cette position, le passage du carburant à travers la conduite de carburant 22 est fermé. Si la conduite de carburant 22 est fermée, l'autre soupape de commande de pression 28 définit le niveau de la pression d'alimentation
dans la conduite d'alimentation en carburant 10.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la fi-
gure 2, on peut également par augmentation du débit de la première pompe à carburant 6, par augmentation de la vitesse de rotation du moteur électrique 8, accélérer la montée en pression dans la conduite de carburant 10 et dans la conduite de pression 14 et raccourcir ainsi considérablement la durée du démarrage et éliminer le risque de formation d'une bulle
de vapeur.
La figure 3 montre d'autres détails d'un autre
exemple de réalisation préférentiel.
Dans cet exemple de réalisation choisi de manière préférentielle, la figure 3 montre comment la variation de la
vitesse d'entraînement du moteur électrique 8 peut être réa-
lisée de manière très simple, sans nécessiter la mise en oeu-
vre de moyens techniques importants.
La ligne électrique 58 qui alimente le moteur
électrique 8 comporte une résistance intermédiaire 62. La ré-
sistance intermédiaire 62 est montée en série sur le moteur électrique 8. Il est en outre prévu un relais de commutation
64. Le relais de commutation 64 comporte un aimant de commu-
tation 64a et un interrupteur 64b. L'aimant de commutation
64a permet d'ouvrir et de fermer l'interrupteur 64b.
L'interrupteur 64b est monté dans la même ligne électrique
que la résistance intermédiaire 62 en parallèle à celle-ci.
Le relais de commutation 64 est conçu de préfé-
rence pour être fermé lorsque l'électro-aimant 64a de l'interrupteur 64b est fermé; lorsque l'électro-aimant 64a
est coupé du courant, l'interrupteur 64b est ouvert.
Pour que pendant le fonctionnement normal du mo-
teur à combustion interne, le moteur électrique 8 fonctionne à régime normal ou faible, l'électro-aimant 64a n'est pas alimenté et l'interrupteur 64b est ouvert. L'alimentation en tension est choisie pour qu'avec la résistance intermédiaire
62 en série sur le moteur électrique 8, celui-ci reçoit pré-
cisément la tension prévue pour le mode de fonctionnement
normal; cette tension est choisie pour une fiabilité suffi-
sante du moteur électrique 8.
Le cas échéant, de préférence pendant une opéra-
tion de démarrage du moteur à combustion interne et/ou si la température du carburant est élevée, l'électro-aimant 64a est
alimenté, si bien qu'il ferme l'interrupteur 64b. Cela con-
duit à court-circuiter la résistance 62, si bien que le mo-
teur électrique 8 reçoit une tension plus élevée. Mais comme
l'opération de démarrage n'est que très brève et que le car-
burant n'est que de temps à autre à une forte température,
cela n'entraîne aucune réduction significative de la fiabili- té du moteur électrique 8 ou de la première pompe à carburant 6.
La résistance intermédiaire 62 et/ou le relais de commutation 64 peuvent être montés directement au niveau du
moteur électrique 8 ou être intégrés à l'installation de com-
mande 20.
On peut également intégrer la fonction de l'installation de passage 40 directement dans la seconde pompe à carburant 12 si l'on utilise une pompe qui ne gêne
pas ou pratiquement pas le passage du carburant du côté basse pression 12n au côté haute pression 12h. Dans ce cas, on sup- prime l'installation de passage 40, distincte (figure 1).

Claims (14)

R E V E N D I C A T IONS
1 ) Installation d'alimentation en carburant pour fournir du carburant à un moteur à combustion interne, comprenant un ré-
servoir, une première pompe à carburant (6), une seconde5 pompe à carburant (12) et au moins un injecteur de carburant (16), la première pompe (6) prenant le carburant du réservoir
pour le fournir à une conduite de carburant (10) et la se-
conde pompe à carburant (12) transfère le carburant de la conduite (10) par une conduite de pression (14) à l'injecteur (16) qui fournit le carburant au moins indirectement à la chambre de combustion du moteur à combustion interne,
caractérisée en ce que la première pompe (6) fournit le carburant en relation avec un mode de fonctionnement du moteur à combustion interne, 15 suivant un débit variable à la conduite de carburant (10).
2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que
la première pompe (6) fonctionne à vitesse de rotation varia-
ble. 3 ) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première pompe à carburant (6) fournit le carburant avec
un débit élevé à la conduite de carburant (10) pour le démar-
rage du moteur à combustion interne.
4 ) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la première pompe à carburant (6) fonctionne en surrégime
pour démarrer le moteur à combustion interne.
) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée en ce que
la première pompe à carburant (6) fonctionne selon la tempé-
rature du carburant.
6 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première pompe à carburant (6) fonctionne avec un débit
plus élevé lorsque la température du carburant est élevée.
7 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée en ce que la première pompe à carburant (6) est entraînée par un moteur
électrique (8), la vitesse de rotation d'entraînement du mo-
teur électrique (8) étant variable selon les conditions de
fonctionnement du moteur à combustion interne.
8 ) Installation selon la revendication 7, caractérisée par une résistance intermédiaire (62) branchée en série sur
le moteur électrique (8).
9 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée par deux soupapes de commande de pression (26, 28) branchées hydrauliquement en parallèle et réglées sur des valeurs de
pression différentes pour surveiller la pression d'alimen-
tation régnant dans la conduite de carburant (10).
) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le carburant sortant de la conduite de carburant (10) du fait des soupapes de commande de pression (26, 28) débouche dans
le réservoir (2).
11 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée en ce que la première pompe (6) débite en fonction d'au moins une durée
d'injection d'au moins un injecteur (16).
12 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée en ce que
la première pompe à carburant (6) débite en fonction du ré-
gime du moteur à combustion interne.
13 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisée en ce que la première pompe à carburant (6) débite selon la pression
régnant dans la conduite de pression (14).
14 ) Installation selon lune quelconque des revendications
précédentes, caractérisée par une installation de vanne (30, 30c, 30d) influençant la pression d'alimentation dans la conduite de carburant (10)
selon le mode de fonctionnement.
15 ) Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que l'installation de vanne (30, 30c, 30d) est prévue dans une conduite de carburant (22) allant de la conduite (10) dans le réservoir (2) et qui se trouve hydrauliquement en série avec
une vanne de commande de pression (26).
16 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
14 ou 15, caractérisée en ce que l'installation de vanne (30, 30d) possède une résistance de passage dépendant du flux de carburant traversant
l'installation de vanne (30, 30d).
17 ) Installation selon l'une quelconque des revendications
14 à 16,
caractérisée en ce que
l'installation de vanne (30, 30c) est une électrovanne à com-
mutation électrique (30c).
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