Brevet FR2365070A1 — publié le 19780414

L'invention concerne uee > nne électromagnétique à grand débit et haute pression, notamment pour l'injection de combustible dans les moteurs à combustion interne. On utilise déjà dans les moteurs à combustion interne des injecteurs ou vannes électromagnétiques. Ces vannes sont généralement constituées d'un carter, muni d!orifices d'entrée et de sortie du combustible, comprenant un bloc électromagnétique et un équipage partiellement magnétique, mobile entre une position d'injection, dans laquelle il est entraîné sous l'action de la force du bloc électromagnétique excité, et une position de repos, dans laquelle il est rappelé par des moyens élastiques et dans laquelle il prend appui sur un siège ménagé dans le carter, le carter étant agencé pour que, l'équipage mobile étant dans sa position d'injection, les deux orifices d'entrée et de sortie du combustible communiquent entre eux. Avec de telles vannes électromagnétiques, il est impossible d'injecter instantanément une grande quantité de combustible, car le déplacement de l'équipage mobile de son siège, ainsi que la section de ce dernier, paramètres dont la quantité de combustible injecté dépend, y sont relativement faibles, à cause des dimensions de ces vannes, nécessairement limitées par la culasse des moteurs. Pour toujours cette meme raison, 11 injection ne peut pas, non plus, y etre effectuée sous une pression très élevée. En effet, la force attractive exercée par le bloc électromagnétique sur l'équipage mobile est proportionnelle aux surfaces en regard et se trouve par conséquent limitée par l'encom- brevet autorisé, réduisant ainsi le déplacement de l'équipage. Par ailleurs, et la pression,s'exerçant, en aval du siège, sur. l'équipage mobile, étant pratiquement nulle alors que le reste de l'équipage est soumis å des forces qui s'annulent, cette force d'attraction F, nécessairement réduite comme il vient d'être dit, est destinée, pour permettre l'injection, à vaincre, dune part, la force f de rappel des moyens élastiques et, d'autre part, la force due à la pression d'injection P s'exerçant dans un seul sens sur la surface S de la section droite de l'équipage mobile située à l'intérieur du siège de manière qu'on ait la relation F > f + P x S. La force F ne pouvant donc pas dépasser une certaine valeur, le produit P x S se trouve également borné, ce qui implique de limiter la pression d'injection et la section du siège. Ces vannes électromagnétiques, de type connu, ne peuvent donc être utilisées que dans des moteurs peu performants où le combustible n'est injecté instantanément qu'en faible quantité et sous basse ou moyenne pression. La présente invention vise à éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus, et concerne, à cet effet, une vanne électromagnétique constituée d'un carter muni d'orifices d'entrée et de sortie d'un combustible, comprenant un bloc électromagnétique et un équipage au moins partiellement magnétique mobile Passage du combustible et d'une position de entre une position de rep o dans laquelle il est rappel par des moyens élastiques et prend appui sur un siège ménagé dans le carter, le carter étant agencé pour que, l'équipage étant dans sa position de passage, les deux orifices communiquent entre eux, vanne caractérisée parrle fait que le carter est agencé pour que, dans la position de repos de l'équipage, ce dernier soit en équilibre hydrostatique. Grâce à cet agencement de l'invention, l'équipage au repos est en équilibre, c'est-à-dire que toutes les forces qui s'eser- cent sur l'équipage s'annulent, y compris celles s'exerçant sur sa section droite située dans le plan du siège, si bien que, pour dSplacer l'équipage dans sa position de passage le bloc électromagnétique n'a à développer qu'une force supérieure à la force f de rappel des moyens élastiques, suivant la relation F' > f. I1 est donc clair que ni la pression d'entrée, ni la :rfa- ce du-siège n'ont plus à être limitées comme dans les vannes classiques, et qu'elles peuvent être relativement indéterminées et, par conséquent, aussi élevées qu'on le désire, la surface du siège étant toutefois limitée par les conditions d'implantation de la vanne qui définissent ses dimensions maximales. Dans une forme de réalisation préférée de la vanne de 1 'in- vention, l'é-quipage est mobile en translation. Dans ce cas, l'équipage mobile peut avantageusement être constitué au moins en partie par un manchon cylindrique agencé pour que son extrémité opposée au bloc électromagnétique puisse venir en appui sur le siège convergeant vers le bloc électroma- gnétique, le manchon étant monté coulissant dans un alésage du carter communiquant avec l'orifice d'entrée, et l'orifice de sortie communiquant avec une chambre formée par la paroi interne du manchon et une gorge ménagée dans le siège. Toujours dans le cas où l'équipage est mobile en translation, l'équipage peut avantageusement être constitué par une tige de clapet montée coulissante dans un alésage du carter, et comporter un corps de clapet agencé pour venir en appui sur le siège divergeant vers le bloc électromagnétique, l'extrémité de la tige opposée au bloc électromagnétique étant agencée pour former avec ledit alésage une chambre communiquant avec l'orifice d'entrée, l'orifice de sortie communiquant avec l'alésage en amont de ladite extrémité. L'invention est particulièrement bien adaptée. pour les moteurs à allumage par compression ou les moteurs Diesel, dans lesquels il faut injecter sous pression élevée èt très rapidement d'importantes quantités de combustible. La vanne de l'invention peut donc parfaitement être utilisée comme injecteur électromagnétique. L'invention sera veux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée, mais non limitative,de la vanne de l'invention, description se référant au dessin annexé sur lequel la figure unique représente une vue schématique de la vanne de l'invention, à manchon mobile. -La figure représente un distributeur, ou vanne 1, constitué par un carter 2 muni d'un orifice 3 d'entrée du combustible fourni, à travers un conduit 4, par une pompe de type connu non représentée sur le dessin, et d'un orifice 5 de sortie du combustible. Un bloc électromagnétique 6 est logé dans le carter 2 de la vanne 1 et est mis sous tension par l'intermédiaire des bornes de connexion 7 et 7', Deux alésages 28 et 29, dans le prolongement l'un de l'autre, sont ménagés dans le-carter 2 de la vanne 1. L'équipage mobile y est constitué par une tête 44, mobile en translation dans l'alésage 28, de diamètre sensiblement supérieur à celui de la tête 44, et prolongée par un manchon cylindrique 31, de même diamètre extérieur que celui de l'alésage 29, et monté coulissant dans les alésages 28 et 29. Une tige 35, de diamètre égal au diamètre intérieur du manchon 31, s'étend à l'intérieur de ce manchon, qui peut coulisser dessus, et son extrémité 33, convergeant vers le bloc 6 et solidaire du carter 2, est conformée pour servir de siège à l'extrémité 32 du manchon 31. Une chambre annulaire 34, de diamètre extérieur supérieur à celui du manchon 31, est formée à l'extrémité opposée au bloc 6 de l'avec sage 29, et dans laquelle plonge l'extrémité 32 du manchon 31. Au moins un conduit 42,ménagé dans une pièce 60 solidaire du car ter 2 et dans laquelle est ménagé l'alésage 29, relie l'alésage 28 à la chambre 34. L'orifice d'entrée 3 communique avec lali- sage 28 par un conduit 40 et l'orifice de sortie 5 communique avec la chambre 15 formée entre la paroi intérieure du manchon 31 et une gorge circulaire ménagée dans la tige 35 près de son extrémité 33, par un conduit 36. Dans la tête 44 du manchon 31 est logé un bloc magnétique 18, en regard du bloc électromagnétique 6 et de même section que ce dernier0 C'est pour loger ce bloc 18 que le manchon 31 porte la tête 44, de manière-que les surfaces magnétiques en regard soient les plus larges possible. Un alésage 39 est ménagé dans la tête 44 et le manchon 31, dais lequel est logé un ressort.20 prenant appui contre un bos sage annulaire 30, ménagé sur la paroi intérieure du manchon 31, et le bloc électromagnétique 6, par l'intermédiaire d'un grain d'appui 210 Un alésage 43, ménagé dans l'extrémité du manchon 31 coulissant dans l'alésage 28, met en communication l'alésage 28 et l'intérieur du manchon 31. Dans la position de repos de l'équipage mobile, illustrée sur la figure, l'extrémité 32 du manchon 31 étant en appui sur le siège 33, le combustible, mis sous pression par la pompe, pé nètre dans la vanne 1, par orifice 3, avant d'être distribué, par l'intermédiaire du conduit 40, dans l'alésage 28 et, par con séquent, dans l'entrefer 27 situé entre le bloc électromagnétique 6 et le bloc magnétique 18 de la tête 44 de l'équipage mobile, par l'alésage 43 dans l'alésage 39, par le passage central du bossage annulaire 30, dans la chambre 8 formée par la paroi intérieure du manchon 31, la tige 35 et le bossage 30, et, par le conduit 42 dans la chambre 340 'équipage mobile 44, 31, 32 est en équilibre hydrostatique, car les forces dues à la pression s'exerçant sur toutes ses sur faces s'équilibrent : les forces dues à la pression sur la face supérieure de la tête magnétique 44 sont équilibrées par les for ces dues à la pression sur la face inférieure de la tête magnéti que 44 située dans le fond de l'alésage 28, et sur la face inf*- rieure de l'extrémité 32 du manchon 31 située dans la chambre 34, les forces dues à la pression de la chambre 8 et de la chambre 39 sur le bossage annulaire 30 s'annulant. Â partir de cette position, le bloc électromagnétique 6 n'a à développer, pour soulever le manchon 31 du siège 33, qu'une force supérieure à la force de rappel du ressort 20. Lorsque le bloc 6 est excité, guipage mobile sst attiré par l'interne diaire du bloc magnétique 18, contre le bloc 6, ce qui soulève le manchon 31 du siège 33, le combustible pouvant alors s'écouler par la chambre 15, le conduit 36 et l'orifice d'injection 5. AZin de pallier les inconvénients dus aux jeux de construction mécanique entre la paroi intérieure du manchon 31 et la tige 35, jeux qui ne peuvent garantir une étanchéité parfaite entre la chambre 8, où règne la haute pression- et la chambre 15 lorsque l'équipage mobile est au repos, la tige 35 comporte une gorge circulaire 10, de plus grande section qu'un alésage 9 ménagé dans le manchon 31 et situé en regard de la gorge 10, quelle que soit la position du manchon 31. Les fuites dues à la pression dans l'alésage 29 sont donc récupérées dans la gorge circulaire 10 puis, passant dans l'alé- sage 9, elles s'écoulent dans le conduit Il ménagé dans la pièce 60 du carter 2 de la vanne 1, et dans le conduit 12, avant de retourner par l'orifice 13 et le conduit 14 au réservoir de combustible. On peut aussi disposer un joint de type torique ou à livrets sur la tige 35, pour éviter les fuites de la chambre 8. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, la dimension du siège n'est limitée que par les conditions d'implantation de la vanne, son débit instantané, compte-ten de cette limitation, pouvant etre par conséquent aussi élevé qu'on le désire, et ce, quelle que soit la pression d'injection, Quant à cette pression, aucune restriction n' est apportée. On a décrit une forme de réalisation dans laquelle l'équi- page est mobile en translation. On aurait également pu décrire un distributeur rotatif, auquel la présente invention s'applique aussi bien. R E V z N D I C A 'P O -O N S 1.- Vanne électroaagnétique constituée d'un carter muni d'orifices d'entrée et de sortie d'un combustible, comprenant un bloc électromagnétique et un équipage au moins partiellement magnétique, mobile entre une position de passage du combustible et une position de repos dans laquelle il est rappelé par des moyens élastiques et prend appui sur un siège ménagé dans le carter, le carter étant agencé pour que, l'équipage étant dans sa position de passage, les deux orifices communiquent entre eux, vanne caractérisée par le fait que le carter est agencé pour que, dans la position de repos de l'équipage mobile, ce dernier soit en équilibre hydrostatique, 2.- Vanne selon la revendication 1, dans laquelle l'équipage est mobile en translation. 30- Vanne selon la revendication 2, dans laquelle l'équipage est constitué au moins en partie par un manchon cylindrique agencé pour que son extrémité opposée au bloc électromagnétique puisse venir en appui sur le siège qui converge vers ledit bloc, le manchon étant monté coulissant dans un alésage du carter communiquant avec l'orifice d'entrée, et l'orifice de sortie communiquant avec une chambre formée par la paroi interne du manchon et une gorge ménagée dans le siège. 4.- Vanne selon la revendication 2, dans laquelle l'équipage est constitué par une tige de clapet montée coulissante tans un alésage du carter et portant- un; corps de clapet agencé pour venir en appui sur le siège gui diverge vers le bloc électromagnétique, l'extrémité de la tige opposée audit bloc étant agencée pour former avec ledit alésage une chambre communiquant avec l'orifice d'entrée, et l'orifice de sortie communiguant avec ledit alésage en amont de ladite extrémité. 5.- Injecteur électromagnétique pour l'injection de combustible-dans les moteurs à combustion interne, caractérisé par le fait qu'il est constitué par une vanne selon l'une des revendications a à 4.