FR2723148A1 - Appareil de pompage de carburant d'un reservoir a un moteur - Google Patents

Abstract

L 'invention concerne un appareil de pompage de carburant. Elle se rapporte à un appareil qui comprend un réservoir principal (18) de carburant, une cuve (23) placée dans le réservoir (18), une pompe à turbine (40) montée dans la cuve (23), un éjecteur de carburant et un venturi (134) combinés ayant une entrée de carburant qui communique avec le réservoir principal (18) et une sortie de venturi (134) dirigée vers l'intérieur de la cuve (23), un conduit raccordant la sortie de carburant de la pompe à turbine (40) à l'éjecteur, et une soupape rappelée élastiquement afin qu'elle s'ouvre et permette le passage du carburant vers l'éjecteur lorsque la pression de sortie de la pompe à turbine (40) a atteint une pression prédéterminée. Application aux moteurs à combustion interne.

Description

L'invention concerne la transmission du carburant à des moteurs à

combustion interne par utilisation de pompes à

turbine placées dans une cuve incorporée à un réservoir.

Les cuves incorporées à des réservoirs sont maintenant couramment utilisées pour la conservation de carburant de réserve dans un réservoir principal de carburant d'un véhicule. Des pompes de carburant à commande électrique sont montées dans ces cuves afin qu'elles transmettent le carburant du réservoir principal au moteur. Dans certaines applications, la cuve est remplie de carburant par un circuit incorporé de renvoi de carburant. Dans d'autres applications, la cuve est remplie par le courant d'un éjecteur d'alimentation qui reçoit un courant de carburant de la pompe principale. Grâce à l'utilisation d'une pompe volumétrique, par exemple à rotor denté, la pompe peut assurer une alimentation convenable du moteur ainsi que de

l'éjecteur placé latéralement.

Cependant, étant donné cru'on a eu tendance récemment à utiliser une pompe à turbine pour réduire le bruit dans le compartiment des passagers du véhicule, on a noté que, lorsque la tension d'alimentation est faible, par exemple lors du lancement à froid du moteur, le débit obtenu était faible. Les pompes à turbine ont normalement été associées à un éjecteur d'alimentation étant donné leurs

caractéristiques de faible débit à une faible tension.

L'utilisation d'un éjecteur du côté d'alimentation pour la transmission de carburant à la cuve incorporée au réservoir est cependant souhaitable dans des circuits de carburant dans lesquels il n'existe aucun carburant renvoyé au module

incorporé au réservoir.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 5 257 916 décrit une pompe de carburant du type à turbine, destinée à une automobile. On connaît aussi un circuit de carburant pour automobile ayant une pompe à haute pression et une pompe à

éjecteur placée du côté d'alimentation.

Un circuit de carburant pour automobile comprenant une pompe à turbine combinée à une pompe à éjecteur du côté d'alimentation assure l'interruption de la transmission du carburant provenant de la sortie de la pompe à turbine vers la pompe à éjecteur lorsque la pression est inférieure à une pression préréglée de seuil. Ainsi, lors du démarrage à froid ou à une faible tension, le carburant de la pompe à turbine n'est transmis qu'au circuit de dosage de carburant du moteur. Pour les valeurs nominales des pompes habituelles, cette disposition peut représenter une augmentation importante du débit de carburant de 10 à

20 1/h.

Lorsque la pression fournie par la pompe atteint une valeur supérieure au seuil préréglé de pression, le carburant est aussi transmis à la pompe à éjecteur afin que la cuve incorporée au réservoir soit normalement remplie, une quantité convenable de carburant étant transmise au moteur et à la pompe à éjecteur afin que du carburant

parvienne à la cuve.

Dans un circuit de carburant d'un véhicule, une cuve incorporée au réservoir principal de carburant et une pompe à turbine à alimentation électrique sont montées dans la cuve. Une pompe à éjecteur placée du côté de l'alimentation dans le circuit reçoit du carburant de la pompe à turbine qui assure aussi l'alimentation principale en carburant du moteur. Une soupape rappelée par un ressort, montée entre la sortie de la pompe principale de carburant et la pompe à éjecteur, empêche la circulation du carburant vers la pompe

à éjecteur au-dessous d'une pression prédéterminée de seuil.

Cette soupape s'ouvre lorsque la pression de la pompe principale atteint la pression de seuil, et du carburant est transmis à l'éjecteur du côté d'alimentation afin qu'il transmette le carburant à la cuve. La soupape rappelée par un ressort peut posséder un siège qui communique librement avec la pompe à éjecteur et qui est fermé par un diaphragme rappelé par un ressort et sensible à la pression de sortie

de la pompe à turbine.

Ainsi, l'invention concerne un circuit de carburant comprenant une pompe à turbine placée dans une cuve disposée dans un réservoir, combinée à une pompe à éjecteur placée du côté d'alimentation et qui a un fonctionnement satisfaisant lors du démarrage à froid ou en présence d'une basse tension d'alimentation, avec transmission d'une quantité convenable de carburant au moteur, alors que la pompe à éjecteur placée du côté d'alimentation fonctionne comme prévu lorsque la

pression de la pompe à turbine a suffisamment augmenté.

L'invention a aussi pour objet une augmentation notable des performances à basse tension des circuits ayant une pompe à turbine placée dans une cuve disposée dans un réservoir, avec amélioration du démarrage à froid et du fonctionnement initial, et elle concerne aussi la réalisation d'un circuit qui est peu coûteux et commode à

fabriquer et à monter et qui a une longue durée de service.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront mieux de la description qui va suivre

d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale d'un réservoir principal de carburant ayant une cuve incorporée contenant une pompe à turbine, une pompe à éjecteur et une soupape rappelée par un ressort et délimitant un seuil; la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un ensemble à pompe à éjecteur; la figure 3 est une vue agrandie de la soupape rappelée par un ressort destinée à délimiter un seuil; la figure 4 est une variante de la soupape rappelée par un ressort et destinée à délimiter une pression de seuil; la figure 5 représente une troisième variante de la soupape de seuil, en coupe en position fermée; la figure 6 est une coupe de la soupape de la figure , lorsqu'elle est en position d'ouverture; la figure 7 est une coupe d'une quatrième variante lorsque la soupape est en position fermée; et la figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la

figure 7.

On se réfère à la figure 1; un réservoir principal 18 de carburant d'un véhicule comporte un panneau de fond 20 et une paroi supérieure 22. Une cuve 23 incorporée au réservoir possède deux boîtiers télescopiques, un boîtier de base 24 et un boîtier supérieur 26. Le boîtier de base a une paroi formant une séparation ayant un flasque annulaire 32 dépassant vers le bas et qui loge l'extrémité supérieure d'une pompe électrique 34. Une paroi annulaire 36 qui remonte loge l'extrémité inférieure de la pompe 34 qui a un boîtier 37 d'armature, un arbre 38 d'entraînement et une

roue 40 de turbine. On peut se référer au brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 5 257 916 précité pour une description

d'une pompe à roue de turbine. La roue 40 est placée entre la plaque supérieure 42 et la plaque de fond 44 qui ont une configuration telle qu'elles forment un canal de pompage dans lequel se déplace la périphérie de la roue. Le carburant est transmis à l'entrée 48 de la pompe à partir

d'une chambre 46 formée par la paroi 36.

De préférence, le boîtier supérieur 26 de la cuve est solidaire de la paroi supérieure 22 du réservoir. Ce boîtier 26 a une paroi qui dépasse vers le bas et qui est placée télescopiquement sur la paroi 24 de l'élément inférieur. Un ressort 60 est en appui contre les bords de la cloison 30 à l'extrémité inférieure et, à la partie supérieure, il est en appui contre un épaulement continu 62 du boîtier supérieur 26. Ainsi, les éléments 24, 26 sont obligés de repousser l'élément inférieur 24 contre la paroi inférieure du

réservoir principal.

L'élément supérieur 26 de boîtier possède une partie 64 en forme de dôme ayant un compartiment interne décalé 66 ayant une sortie principale 68 de carburant destinée à assurer le raccordement au moteur. La pompe 34 a une partie supérieure qui traverse la cloison 30 et un embout 70 de sortie principale de carburant. Un élément 72 de direction de carburant a une branche 74 qui remonte et dépasse de manière étanche dans le compartiment 66 et se raccorde à l'embout 70. Un premier passage 76 ayant un tronçon D horizontal rejoint une branche descendante ayant un troisième passage 78, et possède une seconde partie élargie

79 traversant la cloison 30.

Comme l'indiquent les figures 1 et 3, à la jonction du premier passage 76 et du troisième 78, un boîtier 80 de soupape est solidaire du boîtier supérieur 26. Une surface 81 de soupape est formée sur la paroi de cette branche 78 qui a une nervure annulaire 82 (figure 3) placée radialement à distance à l'extérieur du siège annulaire 84. Un diaphragme 90 a une lèvre externe annulaire 92 qui coopère de façon étanche avec la nervure 82. La partie médiane du diaphragme est appliquée de manière étanche contre le siège 84 lorsqu'elle est repoussée par un ressort hélicoidal 94 qui est en appui contre un organe central de manoeuvre 96 ayant une saillie derrière le diaphragme. L'autre extrémité du ressort 94 est en appui sur le boîtier 80. Ainsi, l'espace annulaire formé sur le diaphragme à l'extérieur du siège 84 débouche directement vers le premier passage 76 qui est raccordé à la sortie 70 de la pompe. L'espace du siège de la soupape du diaphragme à l'intérieur du siège 84 débouche librement vers le troisième passage 78 par l'intermédiaire d'un orifice 100. La face arrière du diaphragme 90 est reliée à la pression atmosphérique régnant dans la cuve placée dans le réservoir par un orifice 102

indiqué sur la figure 1.

Sur la figure 1, un élément 110 de grande longueur formant un col de colonne montante a une extrémité 112 d'embout introduite de manière étanche dans la partie élargie formant le second passage 79 du troisième passage 78 de la branche qui descend. Un petit compartiment 114 représenté en coupe sur la figure 2 est placé à la base de l'élément 110. Le compartiment 114 est supporté par un segment 116 en saillie du boîtier inférieur de base 24. Un filtre 118 de carburant de forme plate filtre le carburant provenant du réservoir et transmis à l'entrée 120 débouchant dans une chambre 122 et un passage 124 qui débouche vers une chambre 126 d'éjecteur dans laquelle dépasse une buse 130 à éjecteur. Cette buse à éjecteur est raccordée au passage 132 dans le col 110. L'éjecteur est dirigé vers un venturi 134 qui débouche à l'intérieur de la cuve placée dans le réservoir.

Une description complète de cette structure à éjecteur

et venturi figure dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 860 714. Sur la figure 1, un orifice 140 de circulation de carburant est placé près de la partie inférieure de la paroi annulaire 36 afin que le carburant qui pénètre dans le filtre 118 et au fond de la chambre 24 de la cuve soit

disponible à l'entrée 48 de la pompe à turbine.

On considère maintenant le fonctionnement de la structure décrite. Il faut noter que le rôle principal de la pompe 34 est de transmettre une quantité convenable de carburant au collecteur de carburant et aux injecteurs ou au reste du circuit de dosage de carburant d'un moteur par l'intermédiaire de l'embout de sortie 70, de la branche 74, du compartiment 66 et de la sortie 68 de carburant. Après manoeuvre de l'interrupteur de contact du moteur, un moteur électrique commence à faire tourner la pompe à turbine 49 si bien que du carburant est aspiré dans la chambre 46 et est transmis à la sortie 70. La branche 74 de l'élément 72 communique avec le passage horizontal 76 qui rejoint le

boîtier 80.

Lors du démarrage à froid du moteur, la tension appliquée est faible et la pression du carburant transmis par la pompe à turbine n'a pas sa valeur maximale. Ainsi, l'utilisation du volume de sortie de la pompe doit être limitée à l'alimentation du moteur en carburant. Bien que des pompes à turbine soient couramment utilisées, elles ne sont pas habituellement associées à un éjecteur placé du côté d'alimentation dans la cuve disposée dans le réservoir étant donné leur faible débit à basse tension. Pour cette raison, la soupape 84 est rappelée vers sa position de fermeture jusqu'à ce qu'une pression prédéterminée soit atteinte à la sortie 68 de la pompe et dans le passage horizontal 76. Le ressort 94 de rappel peut être étalonné à une valeur qui dépend de la capacité et de la dimension de

la pompe.

Lorsque la pression prédéterminée créée par la pompe dans les passages normaux de sortie est atteinte, le diaphragme 90 s'écarte du siège 84 de soupape et le carburant provenant de la pompe circule aussi dans le passage 76, le siège 84, l'orifice 100, le passage 78 et le

passage 132 de l'élément formant un col vers l'éjecteur 130.

Le carburant qui sort de l'éjecteur 130 crée une basse pression dans le venturi 134 et aspire du carburant de la partie inférieure du réservoir 20 et le dirige vers la cuve

24 placée dans le réservoir.

Une soupape à diaphragme du type décrit convient particulièrement bien à la transmission du carburant de sortie de la pompe à l'éjecteur par la turbine puisque la perte de charge au niveau du siège est réduite au minimum et permet l'écoulement du carburant vers l'éjecteur. Il faut noter que la section efficace du diaphragme à l'intérieur de la nervure annulaire 82 est très importante avec formation d'un espace annulaire à l'extérieur du siège qui est exposé à la pression à la sortie de la pompe. En outre, les diamètres des orifices 98 et 100 sont grands par rapport à la dimension de l'éjecteur. La représentation n'est pas à l'échelle mais, par exemple, l'orifice 98 formé à l'extrémité du passage 76 peut avoir un diamètre d'environ 4,5 mm et l'orifice 100 peut avoir un diamètre d'environ 3 mm alors que le diamètre de l'éjecteur est d'environ 0,55 mm. Lorsque le diaphragme s'ouvre et se sépare du siège 84, la section efficace de travail du diaphragme est augmentée de la surface du siège 84 si bien que le diaphragme se déplace rapidement en position d'ouverture et établit un débit maximal dans l'éjecteur avec une perte de

charge minimale du refoulement de la pompe vers l'éjecteur.

Dans un exemple, le diamètre de la nervure annulaire 82 peut être d'environ 25 mm, et le diamètre du siège 84 peut être

d'environ 16 mm.

La figure 4 représente une variante de soupape de seuil ayant un boîtier 200 de base délimitant un passage 276 qui communique avec la sortie de la pompe. Un passage 278 débouche à une première extrémité dans une chambre 279 dans laquelle est placé l'embout 112 à l'extrémité supérieure de l'élément 110 qui a le passage 132 qui débouche vers la buse à éjecteur 130. L'autre extrémité du passage 278 débouche vers un siège de soupape délimité par une nervure annulaire 284. Un capuchon 290 de soupape ayant une cavité 292 de logement de ressort et un flasque 294 destiné à être fixé par des boulons 296 au boîtier 200, est placé sur une face plate du boîtier 200 de base. Un diaphragme 300 possède une nervure périphérique 302 retenue dans une gorge annulaire 304 de la face du capuchon juste à l'extérieur de la cavité 292 du ressort. Le diaphragme 300 est repoussé par une lame élastique 306 qui est en appui contre une extrémité d'un ressort 308 dont l'autre extrémité est en appui à l'extrémité de la cavité 292, dans le capuchon 296. Le diamètre de la plaque 306 est tel qu'une ondulation 310 se

forme dans le diaphragme 300.

Le passage sous pression 276 débouche vers le diaphragme 300 dans la région de l'ondulation 310 si bien que la surface annulaire du diaphragme 300 à l'extérieur de la nervure 284 est exposée à la pression de sortie du carburant. Le ressort 308 est étalonné afin qu'il soit sensible à la pression prédéterminée de la pompe dans la

surface annulaire qui se trouve à l'extérieur du siège.

Lorsque cette pression est atteinte, le diaphragme se déplace et ouvre le siège 284 et la surface supplémentaire du diaphragme qui se trouve à l'intérieur du siège est utilisée pour le maintien du diaphragme en position d'ouverture, si bien que du carburant est admis vers le

passage 132 de l'éjecteur représenté sur la figure 2.

Les figures 5 et 6 représentent une troisième variante.

Le boîtier de base 200 ayant un flasque et un passage 276 est représenté et un boîtier fermé 350 de soupape ayant un flasque 352 est boulonné sur le boîtier de base. Le boîtier 350 a une cavité cylindrique 354 ayant un passage de sortie 360 qui rejoint une pompe à éjecteur. Une soupape à piston 362 ayant une extrémité tournée vers le boîtier 200 et une grille de filtre 364 est placée dans la cavité 354. L'autre extrémité de la soupape 362 a une cavité 366 utilisée comme organe de positionnement d'un ressort hélicoïdal 368 qui est en appui contre l'extrémité fermée 370 du boîtier 350. La soupape 362 a une gorge annulaire 372 qui débouche par des fentes 374 vers une cavité centrale 376 tournée vers le boîtier 200. Une paroi 378 formant une cloison ferme

l'extrémité interne de la cavité 376.

Le ressort 368 a une raideur et une force prédéterminées de manière que le piston 362 puisse s'écarter de la position de fermeture de la figure 5 vers la position d'ouverture de la figure 6. En position de fermeture, le débit de la pompe de carburant ne provient pas du passage 360 de la pompe à éjecteur. En position d'ouverture, lorsque la pression de la pompe de carburant a atteint un seuil prédéterminé, le carburant du passage 276 passe dans la

soupape vers le passage 360 et ainsi à la pompe à éjecteur.

Les figures 7 et 8 représentent une autre variante. Un boîtier de base 200 ayant un flasque et un passage 276 est représenté, et un boîtier 400 de soupape ayant une extrémité fermée et possédant un flasque 402 est boulonné sur le boîtier 200. La cavité cylindrique 404 formée dans le boîtier 400 possède un passage latéral 406 qui rejoint la pompe à éjecteur. Un piston 410 est monté afin qu'il puisse coulisser dans la cavité 404 et il est rappelé vers le

boîtier de base par un ressort 412.

Le piston 410 a un tronçon périphérique plein 414 et

un tronçon crénelé 416 représenté en coupe sur la figure 8.

Comme dans le cas des figures 5 et 7, le ressort 412 a une raideur et une force telles qu'il empêche le déplacement de la soupape 410 vers une position d'ouverture du passage 406 tant que la pression de la pompe de carburant dans le

passage 276 n'a pas atteint une valeur prédéterminée.

Lorsque cette valeur est atteinte, le piston 410 se déplace malgré la force antagoniste du ressort 412 et ouvre le passage 406 par l'intermédiaire de la partie crénelée formée

à l'extrémité avant du piston 410.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses

éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Appareil de pompage de carburant d'un réservoir de carburant à un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un réservoir principal (18) de carburant, (b) une cuve (23) placée dans le réservoir principal (18), (c) une pompe à turbine entraînée électriquement, montée dans la cuve (23) et ayant une entrée de carburant destinée à recevoir le carburant de la cuve (23) et une sortie de carburant destinée à transmettre du carburant à un moteur, (d) un éjecteur (130) de carburant et un venturi (134) combinés ayant une entrée de carburant qui communique avec le réservoir principal (18) et une sortie de venturi (134) dirigée vers l'intérieur de la cuve (23), (e) un conduit raccordant la sortie de carburant de la pompe à turbine à l'éjecteur (130), et (f) une soupape placée dans ledit conduit entre la sortie de la pompe à turbine et l'éjecteur (130) de carburant et rappelée élastiquement afin qu'elle s'ouvre et permette le passage du carburant vers l'éjecteur (130) lorsque la pression de sortie de la pompe à turbine a

atteint une pression prédéterminée.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit comporte un premier passage raccordé à la sortie de la pompe, un second passage raccordé à l'éjecteur (130) de carburant, et un troisième passage raccordant le

premier et le second passage.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape comprend un boîtier monté entre le premier

et le troisième passage, le boîtier ayant une face de sou-

pape, un siège (84) de soupape formé sur la face de soupape et ayant un premier espace communiquant avec le troisième passage, un second espace sous pression de la face de soupape en dehors du siège (84) de soupape communiquant avec le premier passage, un diaphragme (90) disposé afin qu'il sépare les espaces l'un de l'autre et les ferme, et un ressort placé dans le boîtier et rappelant le diaphragme (90) vers le siège (84) de soupape, si bien que la pression au-dessus d'une valeur prédéterminée, à la sortie de la pompe dans le premier passage, agissant dans le second espace, déplace le diaphragme (90) à distance du siège (84) de soupape et permet la circulation de la sortie de la pompe

vers l'éjecteur (130) de carburant.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier espace du siège (84) de la soupape est délimité par une première saillie annulaire tournée vers le diaphragme (90), le second espace sous pression étant délimité par une seconde saillie annulaire concentrique à la première saillie annulaire et placée radialement à

l'extérieur de celle-ci.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape comporte une base de siège (84) de soupape, un capuchon ayant une cavité de logement de ressort, un siège (84) annulaire de soupape formé sur la base, un diaphragme (90) ayant une périphérie retenue entre la base et le capuchon et dont la périphérie annulaire est supérieure à celle du siège (84) de la soupape et est placée à distance de ce siège (84) afin qu'un espace annulaire sous pression soit délimité à l'extérieur du siège (84) de soupape et communique avec la sortie de la pompe, un dispositif de rappel du diaphragme (90) contre le siège (84) de soupape, les espaces compris à l'intérieur du siège (84)

de soupape communiquant avec l'éjecteur (130) de carburant.

6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à soupape comporte une soupape à piston (362, 410) qui peut coulisser dans un boîtier ayant un passage de dérivation, un ressort préréglé rappelant le piston (362, 410) vers une position de fermeture de l'ouverture de dérivation, le piston (362, 410) étant mobile malgré la force antagoniste du ressort vers une position d'ouverture de l'ouverture de dérivation lorsque la pression

de sortie de la pompe atteint un niveau prédéterminé.

7. Appareil selon la revendication 6, dans lequel la soupape à piston (362, 410) comporte un tiroir ayant une partie centrale ouverte à une première extrémité et une gorge annulaire externe ayant des passages reliant la partie centrale ouverte à la gorge de manière qu'un courant puisse circuler de la partie centrale ouverte vers la gorge et l'ouverture de dérivation lorsque le piston (362, 410) est déplacé malgré la force du ressort pour l'alignement de la

gorge et du passage.

8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la soupape à piston (362, 410) a un tronçon fermant l'ouverture de dérivation en position de fermeture et un tronçon axial crénelé destiné à recouvrir l'ouverture de dérivation en position d'ouverture lorsque le piston (362, 410) est déplacé malgré la force du ressort afin qu'il

permette la circulation vers l'ouverture.