Brevet FR2543650A1 — publié le 19841005

"Distributeur d'air, notamment pour système de carburation pour moteur thermique". L'invention concerne un distributeur-doseur d'air intégré dans un système de carburation d'automobile Les carburateurs pour automobiles les plus utilisés présentent des valves-papillons régulant le flux d'air et utilisant un Venturi pour doser l'essence vers le flux d'air Avec les normes crois- santes d'émission, il devient de plus en plus important de com- mander précisément le mélange air/essence alimentant le moteur. Le distributeur-doseur d'air-présenté ici est conçu pour comman- der la quantité d'air dérivée vers le moteur afin de commander la quantité de mélange air/essence en vitesse ralentie et pour les vitesses supérieures en fonction de la teneur en oxygène détectée dans les gaz d'échappement La liaison réelle avec le carburateur ne présente pas d'importance Il suffit de comprendre que ce distributeur de commande du flux dtair doit réguler préci- sément le flux en fonction d'un signal électrique d'entrée varia- ble. Le système de commande génère un signal de commande à intensité variable ou à impulsions modulées, appli- qué à un actionneur hybride électromagnétique linéaire qui ajuste la position d'une soupape à fourreau. L'actionneur hybride dont il est ici fait men- tion, est décrit de manière plus complète dans la demande de brevet- US 473 188. Un objet de la présente invention est de four- nir un distributeur-doseur d'air qui dosera précisément le flux d'air alimentant un moteur Le distributeur comprend une soupape à fourreau dont la position est ajustée relativement à un nez ou à un cône de dosage en fonction d'un signal de commande Le profil du cône de dosage est conçu pour définir le flux d'air désiré pour chacune des positions de la valve de la soupape à fourreau. Un second objet de l'invention est de protéger la soupape à fourreau des effets de décollage, au moment o elle se lève de son siège Ainsi, quand la soupape à fourreau en contact avec son siège opère son"décollage", leprofil du cône produit un effet minimal, et un flux uniforme, lors d'un déplacement linéaire -2- court de la soupape à fourreau, et permet ainsi aux pressions de se stabiliser. Un autre objet de l'invention est de minimiser les forces de "décollage" de la soupape à fourreau, et ceci est obtenu par la réalisation, sur la soupape à fourreau, d'une arête vive en prise sur le siège de soupape. Un autre objet de l'invention est de lutter contre la vibration ou le changement de position de la valve à four- reau lors des variations de la chute de pression dans la soupape. Ceci est obtenu grâce à la réalisation d'un décrochement permettant au diamètre intérieur de l'arête vive de la soupape à fourreau d'égaler le diamètre extérieur de la soupape à l'endroit o elle traverse la cloison séparant la chambre d'admission et la chambre d'émission, afin deminimiser la chute de pression intervenant au passage de la soupape. Dans le but de réduire les coûts de production, le corps du distributeur est réalisé en matière plastique Ceci peut amener des déformations lors du montage du distributeur ou lors du moulage du corps du distributeur Cette déformation peut entrainer un grippage de la soupape à fourreau à l'endroit o elle traverse la cloison séparant les chambres Un objet de la présente invention est d'éviter un tel grippage ou une telle déformation. Ceci est obtenu au moyen du moulage d'un noyau de métal servant de guide dans la cloison L'anneau ne se déformera pas, même dans le cas o le corps du distributeur présente une légère déformation résultant du montage ou du moulage. Un autre objet de l'invention est d'éviter la perte de contrôle de la soupape à fourreau Ceci est réalisé en empêchant la soupape à fourreau de se positionner au-delà de l'ex- trémité du cône; dans ce cas, ce serait en effet la soupape elle- même qui constituerait le limiteur et ladite soupape pourrait ainsi flotter en position "grande ouverte" jusqu'au moment o le diffé- rentiel de pression décroitra de manière importante et amènera la soupape à "sauter" vers une nouvelle position. En conséquence, le distributeur d'air, destiné notamment au système de carburation pour moteur thermique, se 3- caractérise en ce qu'il comprend un corps de distributeur présentant un orifice d'admission et un orifice d'émission; une cloison mon- tée dans le corps entre l'orifice d'admission et l'orifice d'émis- sion et divisant l'intérieur dudit corps en une chambre d'admis- sion et une chambre d'émission; une soupape à fourreau montée libre en glissement dans la cloison, un cône de dosage,de forme sensiblement conique, fixé dans la chambre d'admission, ladite sou- pape à fourreau étant montée en réciprocité par-rapport au cône; un ressort repoussant la soupape à fourreau sur un siège placé au pourtour de la base dudit c 3 ne; une tige -liée au distributeur et traversant le cône; un actionneur agissant sur la-tige de manière à ajuster la position de la soupape à fourreau relativement au cône, le flux-d'air passant de l'orifice d'admission à l'orifice d'émis- sion s'effectuant dans l'espace libéré entre la soupape à fourreau et le cône. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaitront à la lecture de la description suivante et des sir B annexés dans legpels: la fig 1 représente une coupe verticale du distributeur et de l'actionneur linéaire y la fig 2 concerne un détail agrandi représentant l'arête vive de la soupape à fourreau et le diamètre uniforme du cône, permettant de minimiser l'effet de "décollage" lorsque la sou- pape se détache de son siège Cette vue présente également une brisu- re permettant de montrer l'intérieur de la chambre supérieure du corps dcdistributeur; la fig 3 est une vue de détail d'une partie de la fig 1, présentant la soupape à fourreau partiellement ouverte, dans sa position relative par rapport au cône de dosage. Le corps 10 de-distributeur en matière plastique comporte une cloison 12 intérieure séparant la chambre d'admission 14 de la chambre d'émission 16 Une pièce rapportée 18 est montée à force dans la partie supérieure du corps, le cône de dosage 20, réalisé par ordinateur, se trouvant alors à l'intérieur de la cham- bre d'admission 14 La soupape à fourreau 22 est repoussée en con- tact vers le siège 24 situé sur la pièce rapportée 18-au moyen du -4 ressort 26 en compression entre la collerette 28 de la soupape à fourreau et la cloison 12 La partie inférieure de la valve àd fourreau est guidée par l'anneau 30 en acier inoxydable moulé à l'intérieur du corps du distributeur Cet anneau en acier inoxyda- ble est suffisamment résistant pour subir une déformation mineure ou une courbure qui lui serait imposée par le corps du distribu- teur au moment o le distributeur est monté sur le carburateur au moyen des boulons traversant les orifices réalisés dans les oreil- les de montage 32,32. La soupape à fourreau présente trois nervures 34 assurant la liaison entre le fourreau et la barre centrale 36 Une tige ou queue de soupape 38, non magnétique, est montée à force dans un orifice non débouchant situé dans la partie supérieure de la barre 36 La tige 38 est montée au moyen d'une-jauge afin que sa partie faisant saillie soit déterminée d'une manière précise La- tige 38 traverse l'orifice central de la pièce 18 et est liée à l'extrémité de la partie réduite 40 du noyau 42 ferro-magnétique glissant dans le tube central en matière plastique. Le noyau 42 se déplace en fonction du courant cir- culant dans la bo Ine 46 Le flux électrique peut être continu ou peut être formé d'impulsions, la largeur de l'impulsion déterminant l'intensité effective du courant Le noyau est également sous l'in- fluence des aimants 48 et des anneaux de blindage 50 La descrip- tion en détail de ce dispositif hybride ne relève pas de la des- cription du distributeur Des détails complémentaires peuvent être -trouvés dans la demande de brevet précitée Pour la demande pré- sente, il suffit de noter que cet actionneur hybride linéaire-pré- sente des caractérisitques de fonctionnement supérieures à toutes les autres sortes d'actionneurs, et convient idéalement à l'appli- cation présente L'ensemble formant l'actionneur linéaire est monté à l'intérieur d'une coquille ou d'un boitier 52 ferro-magnétique, dont l'extrémité inférieure est évasée en 54 pour relier l'action- neur linéaire au corps de distributeur Ledit corps du distribu- teur comporte des bornes 56 moulées à l'intérieur du corps, qui font saillie vers le haut, traversent le joint d'étanchéité 58 situé entre l'actionneur linéaire et le corps du distributeur et aboutissent dans les douilles 60 de l'actionneur. La valve à fourreau 22 présente une arête vive supérieure 62 qui vient en prise sur le siège 24 à la base ou dans la partie large du cône Cette arête vive permet de minimiser l'effet de "décollage" lors de l'ouverture de la soupape Il est à noter que la soupape comprend un décrochement 64 situé légèrement en dessous de l'épaulement 28 Ce décrochement est précisément dimensionné de telle manière que le diamètre extérieur de la partie située en dessous du décrochement soit identique au diamètre intérieur de la partie située au dessus du même décrochement Ce décrochement doit se trouver suffisamment éloi- gné de l'extrémité de la soupape qui vient en contact avec le siège, afin que le diamètre réduit n'influence pas la fonction de dosage L'espacement séparant le décrochement du cône doit être supérieur à l'espace libre séparant l'arête vive et le cône Le décrochement évite que la chute de pression au passage de la soupape ait une action sur la soupape à fourreau et qu'elle en prenne le contrôle En l'absence de décrochement, le différentiel de pression peut en effet entraîner l'ouverture complète de la soupape lorsque l'on se trouve en présence d'une basse pression (vide relatif) à l'orifice d'émission. Le cône 20 présente une partie 66 ayant un diamètre sensiblement uniforme Ceci permet de minimiser les forces de "décollage" agissant sur la soupape immédiatement après qu'elle se soit soulevée de son siège Cette partie correspondant à un flux relativement uniforme permet la diminution des forces de "décollage" et leur rattrapage par la déformation du ressort avant que la partie profilée,ou la partie conique du cône ne soit atteinte Le profil du cône est calculé très soigneusement pour permettre d'obtenir le flux d'air désiré Lorsque le flux électrique (ou la largeur des impulsions) s'accroît dans la bobine, la soupape s'ouvre de plus en plus, jusqu'à ce que la partie centrale 36 rencontre la butée 68 montée sur la fermeture terminale En l'absence de cette butée, la soupape pourrait continuer à s'ouvrir jusqu'à ce qu'elle joue le rôle de limiteur -6elle-même; elle permettrait alors à des forces de flux importantes de se constituer, qui maintiendraient le fourreau dans une position grande ouverte jusqu'au moment o les forces agissant sur le noyau coulissant la bobine se réduiront de manière importante à ce moment la soupape risquerait de sauter brusquement jusqu'à sa nouvelle position correcte C'est le but de la butée d'interdire qu'une telle situation ne se produise. De la description précédente, il est clair que lorsque le courant continu -pulsé augmente dans la bobine 46, le noyau se déplace vers le bas et entraîne progressivement l'ouverture de la soupape à fourreau Lorsque la soupape s'ouvre, le flux pénètre par l'orifice d'admission 72, descend à travers l'espace libre situé entre la soupape à fourreau et le cône de dosage jusque dans la partie centrale de la soupape à fourreau et s'évacue à travers l'orifice d'émission 74 Cette construction assure un dosage précis du flux d'air. REVENDICATIONS 1 ) Distributeur d'air, notamment pour système de carburation pour moteur à explosion ou a combustion inter- ne, caractarisé en ce qu'il comprend un corps ( 10) de distri- buteur présentant un orifice d'admission et un orifice d'émis- sion; une cloison ( 12) montée dans le corps ( 10) entre l'ori- fice d'admission et l'orifice d'émission et divisant l'intérieur dudit corps en une chambre d'admission ( 14) et une chambre d'é- mission ( 16); une soupape à fourreau ( 22) montée libre en glisse- ment dans la cloison ( 12), un cône de dosage ( 20), de forme sensiblement conique,fixé dans la chambre d'admission ( 14), la- dite soupape à fourreau ( 22) étant montée en réciprocité par rapport au cône ( 20); un ressort ( 26) repoussant la soupape à fourreau ( 22) sur un siège ( 24) placé au pourtour de la base dudit cône ( 20); une tige( 38) liée au distributeur et traversant le cône ( 20 " un actionneur agissant sur la tige ( 38) de manière à ajuster la position de la soupape à fourreau ( 22) relativement au cône ( 20), le flux d'air passant de l'orifice d'admission à l'orifice d'émission s'effectuant dans l'espace libéré entre la soupape à fourreau ( 22) et le cône ( 20). 2 ) Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape à fourreau ( 22) présente une arête vive ( 62) qui vient en prise sur le siège ( 24). 3 ) Distributeur d'air selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du cône ( 20) adjacente au siège ( 24) présente un diamètre sensiblement uniforme, de manière à per- mettre la stabilisation du flux et des forces agissant sur la soupape à fourreau ( 22) apres que la soupape ait été soulevée,ainsi quelors du mouvement initial du décollage de la soupape à four- reau ( 22) hors du siège ( 24) au moyen de l'actionneur. 4 ) Distributeur d'air selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ceque la soupape à fourreau ( 22) comporte un décrochement ( 64) vers l'intérieur à proximité de l'extrémité qui vient en prise sur le siège ( 24), de tel-le manière que le diamètre extérieur de la soupape ( 22) soit, sur la plupart de sa longueur, identique au diamètre intérieur qu'elle présente entre le décrochement ( 64) et son extrémité en prise sur le siège ( 24). l -8 2543650 ) Distributeur d'air selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une butée ( 68) agissant sur la soupape ( 22) de manière à limiter son ouverture dans une posi- tion dans laquelle l'espace libéré entre la soupape ( 22) et le cône ( 20) assure le dosage du flux. 6 ) Distributeur d'air selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps ( 10) du distributeur est en ma- tière plastique et qu'un anneau ( 20) de métal est moulé dans la- dite cloison ( 12) à des fins de guidage de la soupape à fourreau ( 22). 7 ) Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit actionneur est un actionneur linéaire possédant un noyau ferromagnétique ( 42) placé en fonction du flux de courant dans une bobine ( 46), ladite tige ( 38) n'étant pas ma- gnétique.