Brevet FR2522768A1 — publié le 19830909

i - "Soupape susceptible d'être actionnée électromagnétiquement" L'invention part d'une soupape susceptible d Vôtre actionnée électromagnétiquement, notamment soupape d'injection de carburant pour des installations d'injection de carburant de moteurs à combustion interne avec un bottier de soupape, avec une bobine magnétique baignée par du li- quide, rapportée sur un noyau en matériau ferromagnétique et maintenue avec du jeu dans l'espace interne du bottier de soupape, avec une armature actionnant contre l'action d'un ressort de pression,une pièce de soupape coopérant avec un siège de soupape fixe et avec une tubulure de raccorde- ment disposée concentriquement par rapport à l'axe de la soupape, ainsi qu'une deuxième tubulure de raccordement dis- posée à l'intérieur de la première tubulure de raccorde- ment de façon qu'entre cette première et cette seconde tu- bulures de raccordement, soit ménagé un canal d'écoulement pour le liquide. Dans des soupapes de ce type on s'efforce de refroidir la bobine magnétique avec le liquide qui la bai- gne et d'entraîner dans une canalisation de retour, les bulles de vapeur se formant éventuellement du fait du balaya- ge de la soupape par le liquide Si, par exemple dans le cas d'une soupapeclinjection de carburant, des bulles de vapeur sont entraînées jusqu'à l'injection, cela peut se traduire, en dehors de difficultés lors du démarrage du moteur à combustion interne, par un fonctionnement irrégu- 2.- lier ou même par un arrêt du moteur à combustion interne. Il a déjà été proposé dans le cas de soupape d'injection de carburant, de prévoir concentriquement à l'axe de la soupape deux tubulures de raccordement, par l'intermédiai- re desquelles, le carburant peut arriver à la soupape et être évacué de cette soupape vers une canalisation de re- tour, auquel cas, un noyau-enveloppe est monté sur l'une des tubulures de raccordement La soupape d'injection de carburant ainsi proposée est d'une construction complexe et coûteuse et ne garantit pas que des bulles de vapeur en provenance, d'une part, du carburant pénétrant dans la soupape et d'autre part, du bottier de la soupape, puissent parvenir à la canalisation de retour sans qu'elles aient été auparavant transportées au voisinage du siège de la soupape. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet, une soupape caracté- risée en ce qu'une extrémité, pénétrant dans l'espace in- terne du bottier de la soupape, de la première tubulure de raccordement fixée sur le bottier de la soupape, joue le rôle de noyau. la soupape conforme à l'invention définie ci- dessus, présente par rapport aux solutions connues, l'avan- tage qu'elle peut être réalisée sous un faible encombre- ment et de façon peu coûteuse. D'autres caractéristiques de l'invention per- mettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliorations de la soupape définie ci-dessus Il est par- ticulièrement avantageux de prévoir des orifices d'évacua- tion de gaz permettant en amont du siège de soupape et de l'armature, un transfert des bulles de vapeur vers la cana- lisation de retour, sans que ces bulles de vapeur passent devant l 4 armature et le siège de soupape. L'invention va être exposée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté de 3.- façon simplifiée sur les dessins ci-joints, dans lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une soupape d'injection de carburant réalisée conformément à l'invention, la figure 2 est une coupe le long de la li- gne II-II de la figure 1. La soupape d'injection de carburant pour une installation d'injection de carburant représentée sur les dessins, en tant qu'exemple d'une soupape susceptible dtetre actionnée électromagnétiquement, sert par exemple à injec- ter du carburant dans la tubulure d'aspiration de moteurs à combustion interne à compression de mélange et à allumage séparé Dans les dessins, la référence 1 désigne un bottier de soupape réalisé par conformation sans production de co- peaux, par exemple par étirage profond, roulage, etc et qui présente une forme en pot avec un fond 2 Dans un perçage de maintien 3 du fond 2, est mise en place de façon étanche, une première tubulure de raccordement 4 constituée d'un matériau ferromagnétique et servant en même temps de noyau pour la soupape susceptible d'être actionnée électro- magnétiquement Cette première tubulure de raccordement 4 s'étendant concentriquement par rapport à l'axe de la sou- pape comporte à son extrémité 10 pénétrant dans un espace interne 9 du bottier 1 de la soupape, un alésage interne 6 dans lequel est introduite à la presse, une seconde tubu- lure de raccordement 7 avec un alésage traversant 8 L'ex- trémité 10, pénétrant dans l'espace interne 9 du bottier 1 de la soupape et servant de noyau de la première tubulure de raccordement 4, porte un support isolant 11 qui entoure au moins partiellement une bobine magnétique 12 Le support 11 et la bobine magnétique 12 ne remplissent pas complète- ment l'espace interne 9 mais sont montés avec du jeu par rapport à cet espace interne et sont fixés axialement par un rivetage ou encliquetage 15 dans un perçage de fixation 16 du fond 2 par l'intermédiaire d'au moins un téton de 4.- guidage 14 Sur la face frontale 18, opposée au fond 2, du bottier 1 de la soupape, s'applique un anneau-entretoise 19 auquel se raccorde une membrane de guidage 20 Sur l'au- tre face de la membrane de guidage 20 vient en prise un épaulement 21 d'un support de buse 22, lequel entoure par- tiellement le bottier 1 de la soupape et est serti dans une rainure de maintien 23 de ce bottier 1 de la soupape par son extrémité 24, si bien qu'ainsi, un effort axial de bri- dage est crée pour la fixation en position de l'anneau- entretoise 19 et de la membrane de guidage 20 A l'opposé du bottier 1 de la soupape, le support de buse 22 comporte un alésage coaxial de logement 25 dans lequel est mis en place un corps de buse 26 et dans lequel il est fixé par exemple par soudure avec ou sans apport de métal Le corps de buse 26 comporte un alésage de préparation 28 en forme de trou borgne, sur le fond 30 duquel débouche au moins un perçage 29 pour le passage du carburant servant au dosage de ce carburant Le perçage 29 de passage de carburant dé- bouche de préférence de façon telle au fond 30 de l'alésage de préparation 28,qu'fil rn résulte aucun écoulement orien- té tangentiellement du carburant dans l'alésage de prépara- tion 28, mais que le jet de carburant sort tout d'abord sans toucher la paroi des perçages 29 de passage du carbu- rant et arrive ensuite sur la paroi de l'alésage de prépara- tion 28 pour, en étant réparti par celui-ci sous forme de film, s'écouler à peu près sous la forme d'une parabole vers l'extrémité ouverte 31 o il se disperse les perçages 29 de passage du carburant sont inclinés par rapport à l'axe de la soupape et partent d'un espace en forme de ca lotte 32 ménagé dans le corps de buse 26, espace en amont duquel est disposé dans le corps de buse 26, un siège de soupape voûté 33 avec lequel coopère une pièce de soupape 34 en forme de bille Pour obtenir un volume mort aussi réduit que possible, le volume de l'espace en forme de calotte 32, lorsque la pièce de soupape 34 s'applique sur le siège de 5.- soupape 33, doit dtre aussi petit que possible O A l'opposé du siège de soupape 33, la pièce de soupape 34 est reliée à une armature plate 35, par exem- ple par soudure avec ou sans apport de métal L'armature plate 35 peut être constituée par une pièce estampée ou pressée et comporter par exemple une couronne de guidage annulaire 36 en relief qui s'applique contre une zone de guidage annulaire 38 de la membrane de guidage 20 sur la face de cette membrane de guidage 20 opposée au siège de soupape 33 Des orifices de passage 39 dans l'armature plate 35 et des évidements d'écoulement 40 dans la mem- brane de guidage 20, permettent à cette armature plate 35 et à cette membrane de guidage 20, d'être baignées libre- ment par le carburant La membrane de guidage 20 bridée à sa périphérie sur une zone de bridage 41, en étant solidai- re du bottier entre l'anneau-entretoise 19 et l'épaulement 21, comporte une zone centrale 42 entourant un orifice cen- tral 43 à travers lequel fait saillie la partie mobile de soupape 34 grâce auquel elle est centrée en direction ra- diale Le bridage solidaire du bottier de la membrane de guidage 20 entre l'anneau-entretoise 19 et l'épaulement 21, s'effectue dans un plan qui, lorsque la pièce de soupape 34 s'applique sur le siège de soupape 33, passe par le centre ou bien aussi près que possible du centre de la pièce de soupape en forme de bille Grâce à la zone de guidage 38, venant en prise sur la couronne de guidage 36 de l'armature plate 35, de la membrane de guidage 20, cette armature pla- te 35 est guidée autant que possible parallèlement à la face frontale 18 du bottier 1 de la soupape, et elle le re- couvre partiellement avec sa zone externe 44 Dans l'alésa- ge interne 6 de l'extrémité 10, s'étendant jusqu'au voisina- ge de l'armature plate 35, de la première tubulure de rac- cordement 4, est guidé un ressort de pression 45 venant en prise, d'une part sur la pièce de soupape 34 et, d'autre part, contre l'extrémité 47 de la seconde tubulure de rac- 6.- cordement 7, et qui tend à solliciter la pièce de soupape 34 dans la direction du siège de soupape 33 Par déplace- ment de la seconde tubulure de raccordement 7, l'action de ce ressort de pression 45 est susceptible d'être ré- glée L'extrémité faisant office de noyau de la première tubulure de raccordement 4 est de façon avantageuse, intro- duite dans le bottier 1 de la soupape à une profondeur telle qu'entre sa face frontale 46 en regard de l'armature plate 35 et cette armature plate 35, il subsiste alors un petit intervalle d'air, lorsque la bobine magnétique 12 étant excitée, l'armature plate vient s'appliquer par sa zone externe 44 sur la face frontale 18 du bottier 1 de la soupape, tandis que lorsque la bobine magnétique 12 n'est pas excitée, l'armature plate prend une position dans laquel- le entre la face frontale 18 et la zone 44, un intervalle d'air est également ménagé On évite ainsi un collage de l'armature plate sur le noyau 10 Après le réglage de l'in- tervalle d'air nécessaire, la première tubulure de raccorde- ment 4 est de façon avantageuse soudée sur le fond 2 du bottier avec ou sans apport de métal Le circuit magnéti- que passe extérieurement par le bottier 1 de la soupape et intérieurement par le noyau 10 et se referme par l'in- termédiaire de l'armature plate 35. L'amenée de courant à la bobine magnétique 12 s'effectue par l'intermédiaire de cosses de contact 48, qui sont partiellement enrobées par injection dans le support Il en matière plastique et qui font saillie, d'au- tre part, hors du bottier 1 dans le fond 2 en passant par les perçages de fixation 16 Les cosses de contact 48 peuvent alors, comme cela est représenté, être coudées par rapport à l'axe de la soupape Ces cosses de contact 48, partiellement enveloppées par les tétons de guidage 14 du support 11, sont en vue de leur étanchement dans le per- çage de fixation 16, entourées d'anneaux d'étanchéité 49 et sont enrobées par injection par une enveloppe en matière 7.- plastique 50 entourant également au moins partiellement, la partie de la première tubulure de raccordement 4 fai- sant saillie hors du bottier 1 de la soupape ainsi que le fond 2, cette enveloppe formant dans la zone des extrémi- tés des cosses de contact 48, un raccordement d'enfichage 51. L'amenée de carburant à l'espace interne 9 du bottier 1 de la soupape, s'effectue par l'intermédiaire d'un trou borgne 53 ouvert en direction de l'espace inter- ne 9 dans le fond 2 du bottier 1 de la soupape, cependant qu'un tronçon de liaison 54 traversant totalement la pre- mière tubulure de raccordement 4 et partiellement le fond 2 en direction du trou borgne 53, assure la liaison de ce trou borgne 53 à un canal d'écoulement annulaire 55, qui est par exemple constitué dans la première tubulure de raccordement 4 par une gorge annulaire 57 se raccordant à l'alésage interne 6 dans cette première tubulure de rac- cordement 4 et qui s'étend entre cette première tubulure de raccordement 4 et la seconde tubulure de raccordement 7. La gorge annulaire 57 est ouverte en direction de la face frontale 58, faisant saillie hors du bottier 1 de la sou- pape, de la première tubulure de raccordement 4 et elle ne s'étend pas d'autre part, tout à fait jusqu'à l'extrémité 47 de la seconde tubulure de raccordement 7, de sorte qu'un guidage suffisant de cette seconde tubulure de raccorde- ment 7 est assuré dans l'alésage interne 6 de la première tubulure de raccordement 4 Au voisinage de la face fron- tale 58 de la première tubulure de raccordement 4, la se- conde tubulure de raccordement 7 comporte des saillies 59 par l'intermédiaire desquelles, cette seconde tubulure de raccordement 7 est guidée en étant mise en place à la presse dans la gorge annulaire 57 de la première tubulure de raccordement 4. Comme cela est indiqué sur la figure 2, il peut être prévu quatre sail ies 59 qui s'étendent sur une 8.- certaine longueur dans la direction axiale et qui, dans cette zone, ménagent respectivement entre elles des rai- nures axiales 60 par l'intermédiaire desquelles le carburant en provenance d'une source d'alimentation en carburant, par exemple une canalisation de répartition de carburant, et pénétrant par la face frontale 58 selon la direction de la flèche 61, parvient dans le canal d'écoulement an- nulaire 55 Le carburant passant par le canal d'écoulement s'écoule ensuite par l'intermédiaire du tronçon de liai- son 54 et du trou borgne 53 dans l'espace interne 9 du bot- tier 1 de la soupape, o il baigne le support 11 et la bo- bine magnétique 12 et il peut parvenir, selon la direction de la flèche 62, à une canalisation de retour en passant par l'alésage interne 6 de la première tubulure de raccor- dement 4 et par l'alésage traversant 8 de la seconde tubu- lure de raccordement 7 Lorsque la bobine magnétique 12 est parcourue par le courant et qu'ainsi l'armature plate 35 est attirée, le siège de soupape 33 est ouvert par la pièce de soupape 34 et une partie du carburant qui s'écoule est dosée dans les perçages de passage de carburant 29 et éjec- tée par l'intermédiaire de l'alésage de préparation 28 No- tamment après l'arrêt du moteur à combustion interne, il existe le risque que, du fait de la chaleur transmise à partir du moteur sur les soupapes d'injection, le carburant se vaporise dans les soupapes et les canalisations de car- burant, ce qui peut aboutir à des perturbations lors d'un nouveau démarrage De telles bulles de vapeur peuvent se rassembler dans le trou borgne 53 et par l'intermédiaire du tronçon de liaison 54 parvenir au canal d'écoulement 55, qui par exemple à peu près au niveau du tronçon de liaison 54, est en liaison avec l'alésage traversant 8 de la seconde tubulure de raccordement 7, par l'intermédiaire d'orifices d'évacuation de gaz 56 dans la paroi de cette seconde tubulure de raccordement 7 Par l'intermédiaire de ces orifices d'évacuation de gaz 56, les bulles de vapeur 9.- entra nées par le carburant qui s'écoule peuvent ainsi être déjà également évacuées vers la canalisation de re- tour par l'intermédiaire du canal d'écoulement 55, avant qu'elles parviennent au voisinage du siège de soupape 33 de la soupape d'injection de carburant et qu'elles puis- sent ainsi causer des perturbations Le tronçon de liaison 54 ménagé dans la première tubulure de raccordement 4 et partiellement dans le fond 2, est de façon avantageuse réa- lisé au moyen d'un procédé connu d'électro-érosion après que la tubulure de raccordement 4 ait été fixée sur le fond 2 du bottier 1 de la soupape. La soupape réalisée conformément à l'inven- tion présente, à c 8 té d'une construction simple et d'un faible encombrement, l'avantage que des perturbations du fonctionnement dues à des bulles de vapeur dans le liquide mis en circulation sont évitées dans une large mesureà 10.- R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Soupape susceptible d'être actionnée électromagnétiquement, notamment soupape d'injection de carburant pour des installations d'injection de carburant de moteurs à combustion interne avec un bottier de soupape, avec une bobine magnétique baignée par du liquide, rappor- tée sur un noyau en matériau ferromagnétique et maintenue avec du jeu dans l'espace interne du bottier de soupape, avec une armature actionnant contre l'action d'un ressort de pression une pièce de soupape coopérant avec un siège de soupape fixe, et avec une tubulure de raccordement dis- posée concentriquement par rapport à l'axe de la soupape ainsi qu'une deuxième tubulure de raccordement disposée à l'intérieur de la première tubulure de raccordement de fa- çon qu'entre cette première et cette seconde tubulures de raccordement soit ménagé un canal d'écoulement pour le li- quide, soupape caractérisée en ce qu'une extrémité ( 10), pénétrant dans l'espace interne ( 9) du bottier ( 1) de la soupape, de la première tubulure de raccordement ( 4) fixée sur le bottier ( 1) de la soupape, joue le rôle de noyau ( 10). 2. Soupape selon la revendication 1, carac- térisée en ce que le liquide peut pénétrer dans l'espace interne ( 9) du bottier ( 1) de la soupape par l'intermédiai- re du canal d'écoulement ( 55) ménagé entre la première ( 4) et la seconde ( 7) tubulures de raccordement et peut s'éva- cuer du bottier ( 1) de la soupape par l'intermédiaire d'un perçage central traversant ( 8) de la seconde tubulure de raccordement ( 7). 3 Soupape selon la revendication 2, carac- térisée en ce que le canal d'écoulement ( 55) ménagé entre la première ( 4) et la seconde ( 7) tubulures de raccorde- ment, se termine en avant de l'extrémité ( 47), faisant fa- ce à l'armature ( 35), de la seconde tubulure de raccorde- ment ( 7) et est en liaison, par l'intermédiaire d'au moins 1 1 i - un orifice d'évacuation de gaz ( 56) dans la seconde tubu- lure de raccordement ( 7), avec l'alésage traversant ( 8) de cette seconde tubulure de raccordement ( 7) 4. Soupape selon la revendication 3, carac- térisée en ce que le boîtier ( 1) de la soupape est en forme de pot et comporte dans son fond ( 2) opposé au siège ( 33) de la soupape, un trou borgne ( 53) ouvert en direction de l'espace interne ( 9), ce trou borgne étant relié à un tron- çon de liaison ( 54) traversant la première tubulure de rac- cordement ( 4), et aboutissant au canal d'écoulement ( 55) entre la première ( 4) et la seconde ( 7) tubulures de rac- cordement. 5. Soupape selon la revendication 4, carac- térisée en ce que le tronçon de liaison ( 54) est réalisé par un procédé d'électro-érosion. 6. Soupape selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisée en ce que le ressort de pres- sion ( 45) prend appui contre l'extrémité ( 47), faisant face à l'armature ( 35), de la seconde tubulure de raccordement ( 7). 7. Soupape selon la revendication 6, caracté- risée en ce que l'extrémité ( 47), faisant face à l'armature ( 35), de la seconde tubulure de raccordement ( 7) est guidée dans un alésage interne ( 6) de la première tubulure de rac- cordement ( 4). 8. Soupape selon la revendication 7, caracté- risée en ce que le canal d'écoulement ( 55), prévu entre la première ( 4) et la seconde ( 7) tubulures de raccordement, est constitué par une gorge annulaire ( 57) dans la première tubulure de raccordement ( 4). 9. Soupape selon la revendication 8, caracté- risée en ce que la seconde tubulure de raccordement ( 7) est guidée radialement par des saillies ( 59) dans la gorge annulaire ( 57) de la première tubulure de raccordement ( 4).