Brevet FR2476745A1 — publié le 19810828

1.- 2476745 L'invention part d'un régulateur de pression à- membrane, notamment pour la régulation de la pression de carbu- rant dans une installation d'injection de carburant, avec une partie mobile de soupape constituée par une membrane de soupape et avec un siège de soupape coopérant avec cette membrane de soupape. On connaît déjà un régulateur de pression à mem- brane pour la régulation de la pression du fluide dans une ins- tallation parcourue par ce fluide, mais ce régulateur présente l'inconvénient qu'en position de repos pendant une durée prolon- gée, il n'est pas étanche, si bien que le fluide peut fuir et que lorsqu'on le met en service à nouveau, l'installation doit être à nouveau remplie, ce qui peut aboutir à des retards ou même à des incidents, L'invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effets un régulateur de pression à membrane caraetérisé en ce que la membrane de soupape sépare une chambre à ressort d'une chambre de pression du système qui est en communication avec le fluide à réguler, tandis que la membrane de soupape est susceptible d'être sollicitée, par un ressort de pression du syrstème disposé dans la chambre à res- sort, dans la direction d'un siège de soupape faisant saillie dans la chambre de pression du systèmes, le siège de soupape étant- monté, en étant susceptible dV&tre déplacé axialement, à un em- placement de montage.axial et revêtant à son extrémité opposée à la membrane de soupape, la forme d'uLn clapet de soupape fai- sant saillie dans une chambre collectrice et ouvrant plus ou moins un siège deétnacheite vers une canalisation de retour, clapet de soupape svr lequel prend appui un ressort de pression de fermeture sollicitant le siège de soupape en direction de la membrane de soupape, ce ressort, lorsqu'est atteinte une pres- sion prédéterminée du fluide dane la chambre de pression du système, pressant le clapet de soupape contre une butée opposée au siège d'étanchéiteé, le fluide pouvant seécouler par l'inter- mediaire d'un canal du siège de soupape dans la chambre collec- trice lorsque la membrane de soupape est soulevée du siège de soupape, tandis queentre la chambre de pression du système et la chambre collectrice, il est en outre prévu une fente d'étran- glement. le régulateur de pression à membrane conforme à 2.- 2476745 l'invention défini ci-dessus, présente par rapport aux solutions connues l'avantage que la pression du fluide peut être réglée de façon très précise et que lors de l'arrêt de l'installatioh de fluide, un abaissement de la pression du fluide autour d'une valeur prédéterminée est tout d'abord provoqué, et qu'ensuite l'installation est fermée de façon étanche vers la canalisation de retour, tandis que lors de la mise en service de l'installa- tion de fluide, une pression plus élevéeest nécessaire pour ouvrir cette canalisation de retour, si bien qu'une fermeture certaine est garantie, même dans le cas d'un échauffement sur- venant entre temps, et donc d'une élévation de pression du fluide ainsi enfermé. D'autres caractéristiques de l'invention permet- tent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliora- tions du régulateur de pression à membrane défini ci-dessus. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté achémati- quement sur la figure unique ci-jointe, La constitution et le mode d'action du régula- teur de pression à membrane conforme à l'invention vont être expliquésen se référant à une application donnée à titre d'exem-. ple dans une installation d'injection de carburant. Dans le cas de l'exemple de réalisation d'une installation d'injection de carburant, représentée sur le dessin, des soupapes de dosage sont référencées 1, chaque cylindre d'un moteur à combustion interne, non représenté, à compression de mélange et à allumage séparé, étant associé à une soupape de dosage 1, soupape sur laquelle est dosée une quantité de car- burant se situant dans un rapport déterminé par rapport à la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne. l'ins- tallation d'injection de carburant représentée à titre d'exem- ple comporte quatre soupapes de dosage 1, et est ainsi adaptée à un moteur à combustion interne à 4 cylindres. La section transversale de la soupape de dosage est par exemple modifiable en commun, comme cela est indiqué, par un élément de manoeuvre 2, en fonction des grandeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur à combustion interne, par exemple de façon connue en fonction de la quantité d'air aspiré par le moteur à combustion interne. Les soupapes de dosage 1, se situent sur une canalisa- tion d'alimentation en carburant 3, dans laquelle est refoulé le carburant à partir d'un réservoir de carburant 6 grâce à une pompe de carburant 5 entraînée par un moteur électrique 4. Sur la canalisation d'alimentation en carburant 3, est disposé un régulateur de pression à membrane 9, revëtantla forme d'une soupape de limitation de pression, et qui limite la pression de carburant régnant dans la canalisation d'alimentation en carbu- rant 3 et lorsque cette pression est dépassée, laisse le carbu- rant revenir dans le réservoir de carburant 6. En aval de chaque soupape de dosage 1, il est prévu une canalisation 11 par l'intermédiaire de laquelle le carburant ainsi dosé parvient dans une chambre de régulation 12 d'une soupape de réglage 13 associée séparément à chaque soupape de dosage 1. La chambre de régulation 12 de la soupape de régla- ge 13 est séparée par une partie de soupape mobileerev8tant par exemple la forme d'une membrane 14,d'une chambre de commande 15 de la soupape de réglage 13. La membrane 14 de la soupape de réglage 13 coopère avec un siège de soupape 16 fixe prévu dans la chambre de régulation 12, et par l'intermédiaire duquel le carburant ainsi dosé peut s'écouler à partir de la chambre de régulation 12 vers les différentes soupapes d'injection 10 dont une seule est représentée, dans la tubulure d'aspiration du mo- teur à combustion interne. Dans la chambre de régulation 12, est disposé un ressort de pression différentiel 18 qui sollicite la membrane 14 dans le sens de l' ouverture de la soupape de ré- glage 13o Dans la chambre de commande 15 est également disposé un ressort de fermeture 17 dont l'action est supérieure à celle du ressort de pression différentiel 18 et qui empêche, d'une part, que lorsque le moteur à combustion interne est arrêté, du carburant en provenance de la canalisation d'alimentation en carburant 3, parvienne aux soupapes d'injection 10, et qui per- met, d'autre part, que par exemple un fonctionnement en marche à vide, les différentes quantités de carburant dosées sur les différentes soupapes de dosage 1 puissent être accordées les unes aux autres. A partir de la canalisation d'alimentation en carburant 3, dérive une canalisation 19, qui débouche par l'in- termédiaire d'un convertisseur électro=fluidique 20 d'un type de construction à plaques d'impact et à. buses, dans une canali- sation de commande sous pression 21, En aval du convertisseur électrofluidique 209 sont disposées, dans la canalisation 21 3.- de commande sous pression, les chambres de commande 15 de la soupape de réglage 13, et en aval de ces chambres de commande , un étranglement de commande 23. Par l'intermédiaire de l'étranglement de commande 23, le carburant peut s'écouler à partir de la canalisation de commande sous pression 21, dans une canalisation d'évacuation 24. Le convertisseur électro- fluidique de type de construction à plaques d'impact et à bu- ses, est connu en soi, et ne sera en conséquence décrit ici que brièvement en ce qui concerne son fonctionnement et son mode d'action. Le convertisseur électro-fluidique 20 comporte une bas- cule 26 qui est sollicitée électro-magnétiquement au moyen de bobines 27, 28, par un couple de déviation modifiable, si bien qu'elle subit une certaine déviation autour d'un axe de rotation 29. La canalisation 19 débouche contre une buse 30 dans le con- vertisseur électro-fluidique 20, en face d'une plaque d'impact 31 rapportée sur la bascule 26. Pour un couple constant s'exer- çant sur la bascule 26, on obtient ainsi entre la buse 30 et la plaque d'impact 31, une chute de pression dont la grandeur est telle qu'une différence de pression constante dépendant du couple de déviation, s'instaure entre la pression de carburant dans la canalisation 19 et la pression de carburant dans la ca- nalisation de commande sous pression 21. La commande du conver- tisseur électro-fluidique 20 s'effectue par l'intermédiaire d'un appareillage de commande électronique 32, en fonction de grandeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur à combus- tion interne introduites de façon correspondante, telles que la vitesse de rotation 33, la position du clapet d'étranglement 34, la température 35, la composition des gaz d'échappement (sonde à oxygène) 36, etc.. La commande du convertisseur électro-flui- dique 20 par l'appareillage électronique de commande 32, peut s'effectuer alors de façon analogique ou bien par cadencement. Lorsque le convertisseur électro-fluidique 20 n'est pas excité, un couple de base peut être appliqué par l'action de ressorts appropriés ou bien par des aimants permanents 37, à la bascule 26, si bien qu'elle est disposée de façon telle qu'une différen- ce de pression s'établit qui en cas de défaillance de la comman- de électrique, assure un fonctionnement de secours du moteur à combustion interne. En présence de signaux de commande caractérisant un fonctionnement en frein moteur du moteur à combustion interne, 4.- par exemple une vitesse de rotation se situant au-dessus de la vitesse de rotation ou de marche à vide, avec un clapet d'étran- glement fermé, le convertisseur électro-fluidique 20 est suscep- tible d'être excité de façon telle que dans la canalisation de commande sous pression 21, la pression de carburant monte jus- qu'à ce que la soupape de réglage 13 se ferme et quef de ce fait, l'injection de carburant par l'intermédiaire des soupapes d'in- jection 10, soit interrompue, Le régulateur de pression à membrane 9 comporte une chambre de pression 40 du système, qui est en liaison avec la canalisation d'alimentation en carburant 3s et qui est sépa- rée par une membrane de soupape 41, d'une chambre élastique 42 se trouvant en communication avec l'atmosphreé, et dans laquelle est disposé un ressort de pression du système 439 qui sollicite la membrane de soupape 41 dans le sens de fermeture de la sou- pape. Dans la chambre de pression 40 du système, fait saillie un siège de soupape 44 coopérant avec la membrane de soupape 41 et qui est monté, de façon à pouvoir être déplacé axialement, dans une position de montage axial 45 L'extrémitd du siège de soupape opposée à la membrane de soupape 41 fait saillie d'autre part, à partir de l'emplacement de montage axial 45, dans une chambre collectrice 469 et revêt la forme d'un clapet de soupape 47. Ce clapet de soupape 4.7 ouvre ou ferme un siège d'étanchéité 48 qui peut revêtir la forme d'un anneau de caoutchouc, par l2intermédiaire duquel le carburant peute séeouler dans une ca- nalisation de retour 49 et de laà vers le c8td d'aspiration de la pompe de carbuant 5 par exemple le reservoir de carburant 6. Sur le clapet de soupape 47, prend appui un ressort de pres- sion de fermeture 50 sollicitant ce clapet de soupape 47 dans le sens d9ouverture et qui a tendance à déplacer le siège de soupape 4!. contre leffort agissant par l'intermédiaire de la membranel de soupape 41, s u ce siège de soupape 44% Daeis la po- sition de montage axial 45 du si&ga de soupape 44 entre la ehambre de pression 40 du système et la chambre collectrice-46, est prdnne une fente d1étranglement 51 o Dans la chambre collec- trice 469 débouchent toutes les canalisations de carburant, par exemple la canalisation d'évacuation 24 par l intermediaire de lacquoelle le carbura. pett vetouner au réservoir de carburant 6. Il est ainei prdét dans le siège de soupape 44, un canal 52 par l'intermédiaire duquel lorsque la membrane de soupape 41 est 5.- 6.- soulevée du siège de soupape 44, le carburant peut s'écouler dans la chambre collectrice 46. La section transversale solli- citée par le carburant du clapet de soupape 47, est plus petite que la section transversale de la membrane de soupape 41, et le siège d'étanchéité élastique 48 a à peu près, la même sec- tion transversale que le clapet de soupape 47. lie fonctionnement du régulateur de pression à membrane 9 est le suivant: Lorsque le moteur à combustion interne est à l'arrêtt le clapet de soupape 47 repose sur le siège d'étanché- ité 48 et ferme la canalisation de retour 49, tandis que la membrane de soupape 41 ferme le siège de soupape 44. Lors du dé- marrage du moteur à combustion interne, la pompe de carburant refoule le carburant dans la canalisation d'alimentation en carburant 3, et donc également, dans la chambre de pression 40 * du système du régulateur de pression à membrane 9. Si cette pression s'élève au-dessus d'une pression d'ouverture déterminée, pour laquelle l'effort de pression du carburant sur la membrane de soupape 41 et l'action du ressort de pression de fermeture 50 sont supérieures à l'action du ressort de pression du sys- tème 43 et à la pression de carburant sur le clapet de soupape 47# ce clapet de soupape 47 se soulève alors du siège d'étanché- ité 48 et le siège de soupape 44 se déplace en direction de la membrane de soupape 41. Ce mouvement de déplacement est limité par une butée 53 contre laquelle vient s'appliquer le clapet de soupape 47. Si maintenant on atteint une pression de carburant (pression du système) déterminée uniquement par l'action du res- sort de pression du système 43, la membrane de soupape 41 se soulève du siège de soupape 44 et le carburant peut, par l'in- termédiaire du canal 52, s'écouler dans la chambre collectrice 46 et de là, dans la canalisation de retour 49. Lors de l'arr8t du moteur à combustion interne, ou bien lors de l'interruption du refoulement du carburant par la pompe de carburant 5, la membrane de soupape 41 ferme le siège de soupape 44. Les actions du ressort de pression du système 43 et du ressort de pression de fermeture 50, ainsi que les sections transversales sollici- tées par le carburant de la membrane de soupape 41 et du cla- pet de soupape 47, sont accordées les unes aux autres de façon telle qu'ensuite ce n'est tout d'abord que par l'intermédiaire de la fente d'étranglement 51, que le carburant peut s'écouler dans la chambre collectrice 46 et à partir de cette chambre col- lectrice 46 par lintermédiaire du siège d&4tanchéité 48 dans la canalisation de retour 49, jusqu'à ce que la pression de car- burant dans l'installation d'injection de carburant soit infé- rieure à la pression de carburant nécessaire pour l'ouverture des soupapes d'injection 10. C'est seulement au-dessous de la pression de carburant nécessaire pour l'ouverture des soupapes d'injection 10, que le clapet de soupape 47 est déplacé contre leaction du ressort de pression de fermeture 50 dans une mesure telle, qu'il vient s'appliquer sur le siège d'étanchéité 48 en fermant la canalisation de retour 49. Grâce à la pression de- carburant régnant dans la chambre collectrice 46, le clapet de soupape 47 est alors en outre, pressé sur le siège d'étanchéité 48. De ce fait, une fuite de carburant à partir de l'installa- tion d'injection de carburant, est empochée, si bien que lors d'un nouveau démarrage du moteur à combustion interne, l'instal- lation d'injection de carbuzant est susceptible d'être mise en oeuvre dans un temps très court, Si maintenant le moteur à combustion interne est démarré à nouveau, la pression d'ouverture nécessaire pour laquelle le clapet de soupape 47 se soulève du siège d'ttanchéité 48, est supérieure à la pression nécessaire pour la fermeture, car sur le clapet de soupape 47 lorsqu'il est fermé, il n'y a aucune compensation des efforts de pression s'exerçant dans la chambre collectrice 46 du fait de la pression de carburant. Une pression d9ouvertire plus élevée que la pres- sion de fermeture est cependant souhaitée, pour garantir une fermeture certaine, même lorsqu'après learrSt du moteur à com- bustion interne, par suite de l9échauffement du carburant en- fermé, la pression de ce carburant augmente dans l'installation deinjection. lCe régulateur de pression à membrane 9 conforme à l'invention, est susceptible d'9tre mis en oeuvre partout oâ une régulation précise de pression est exigéee et o en position de repos, une fuite du fluide ainsi régulé doit âtre emp8chée à partir de leinstallation de fluide, la pression de fluide né- cessaire pour la fermeture devant 9tre, à cet effet, plus ré- duit:be que celle nécessaire pour l'ouverture. 7. - - 8.- R E V E N D I C A TI O N S 1.- Régulateur de pression à membrane, notam- ment pour la régulation de la pression dé carburant dans une installation d'injection de carburant, avec une partie mobile de soupape constituée par une membrane de soupape et avec un siège de soupape coopérant avec cette membrane de soupape, ré- gulateur de pression à membrane caractérisé, en ce que la mem- brane de soupape (41) sépare une chambre à ressort (42) d'une chambre de pression du système (40), qui est en communication avec le fluide à régulerp tandis que la membrane de soupape (41) est susceptible d'être sollicitée, par un ressort de pression du système (43) disposé dans la chambre à ressort (42) dans la direction d'un siège de soupape (44) faisant saillie dans la chambre de pression du système (40),.le siège de soupape (44) étant monté, en étant susceptible d'itre déplacé axiale- ment, à un emplacement de montage axial (45) et revêtant à son extrémité opposée à la membrane de soupape (41) la forme d'un clapet de soupape (47) faisant saillie dans une chambre collectrice (46) et ouvrant plus ou moins un siège d'étanchéité (48) vers une canalisation de retour (49), clapet de soupape (47) sur lequel prend appui un ressort de pression de fermeture (50) sollicitant le siège de soupape (44) en direction de la membrane de soupape (41) ce ressort, lorsqu'est atteinte une pression prédéterminée du fluide dans la chambre de pression (40) du système, pressant le clapet de soupape (47) contre une butée (53) opposée au siège d'étanchéité (48), le fluide pou- vant s'écouler par l'intermédiaire d'un canal (52) du siège de soupape (44) dans la chambre collectrice (46) lorsque la membra- ne de soupape (41) est soulevée-du siège de soupape (44), tandis qu'entre la chambre de pression (40) du système et la chambre collectrice (46) il est en outre prévu une fente d'étranglement (51). 2.- Régulateur de pression à membrane selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente d'étrangle- ment (51) est prévue à l'emplacement de montage axial (45) du siège de soupape (44). 3.- Régulateur de pression à membrane selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section transver- sale du clapet de soupape (47) soumise à l'action du fluide, est plus petite que la section transversale (41) de la membrane de soupape. 4.- Régulateur de pression à membrane selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un anneau élastique sert de siège d'étanchéité (48). 5.- Régulateur de pression à membrane selon la revendication 4, caractérisé en ce que les efforts élastiques développés par le ressort de pression du système (43) et par le ressort de pression de fermeture (50) ainsi que par le fluide sollicitant les sections transversales de la membrane de sou- pape (41) et du clapet de soupape (47) sont accordés les uns aux autres de façon telle que le clapet de soupape (47) vient s'appliquer en premier lieu sur le siège d'étanchéité (48) et ferme ainsi la canalisation de retour (49), lorsque la pression du fluide est inférieure à une pression prédéterminée, 9.-