Brevet FR2575518A1 — publié le 19860704

La présente invention concerne les dispositifs de contrôle de la quantité de gaz tel de l'air ou un mélange air-carburant entrant dans un organe tel un moteur à combustion interne. Dans des dispositifs connus de ce genre, un papillon elliptique est maintenu dans un tube cylindrique par un axe lui permettant de pivoter autour de lui-même. La rotation du papillon permet alors d'ajuster une section de passage, variable en fonction de la rotation, à travers de laquelle l'air est aspiré. D'autres systèmes comportent plusieurs papillons loges dans des tubes cylindriques. Ces papillons comportent des axes généralement reliés entre eux par système mecanique ayant une cinématique spécifique. D'autres encore ont un papillon elliptique non plat mais dont la section, perpendiculaire à l'axe de rotation, est particulière à certaine application (un profil bombé par exemple). De tels dispositifs ne sont pas toujours adaptes à une commande de rotation de l'axe du papillon par un moteur pas à pas qui possède en général un pas de rotation constant.En effet, un pas de rotation du moteur provoque un gradient de débit d'air en fonction de l'angle de rotation beaucoup plus important en début d'ouverture (à partir du papillon fermé par exemple) qu'à la pleine ouverture. De ce fait, une commande de papillon par un moteur pas à pas impose un moteur dont le pas est très petit (de l'ordre de 0.1 à 0.3 degrés) de façon à pouvoir contrôler les débits à très faibles ouvertures et eviter les phénomènes de pompage du système de regulation. L'inconvénient est que ce genre de moteur pas à s est coûteux et utile uniquement pour les faibles ouvertures. Le dispositif suivant l'invention, permet de pallier cet inconvénient. I1 permet, en effet, d'utiliser un moteur pas à pas dont le pas de rotation est constant (par exemple de l'ordre de 0.7 à 1 degré) compte-tenu de l'évolution peu important du gradient de débit d'air en fonction de l'angle de rotation du papillon et ceci pour toute la plage de fonctionnement d'un moteur à allumage commandé. D'une manière plus générale le dispositif selon la presente invention permet un contrôle plus precis du debit d'air que celui permis par les dispositifs selon l'art antérieur La présente invention fournit un ensemble, logement papillon, d'un dispositif de contrôle de debit de gaz, notamment, applicable au contrôle du debit d'air ou de mélange air-carburant pénétrant dans un moteur à combustion interne, ledit papillon coopérant avec la paroi interne dudit logement et pouvant pivoter autour d'une axe entre deux positions angulaires extrêmes, l'une pouvant correspondre à une section de passage minimum, l'autre à une section de passage maximum de l'air.Cet ensemble se caractérise en ce qu'une première partie de la paroi interne dudit logement à une forme sensiblement identique à celle de la surface décrite par une première portion de la peripherie dudit papillon lors de la rotation de ce dernier autour dudit axe sur au moins une première fraction angulaire de l'amplitude angulaire totale dudit papillon. Une deuxieme partie de la paroi interne dudit logement pourra avoir une forme qui s'ecarte -progressivement de la forme de la surface décrite par la portion de la periphérie dudit papillon complémentaire de ladite première portion lors de la rotation dudit papillon autour dudit axe sur ladite premiere fraction. Le logement selon l'invention pourra comporter au moins deux coquilles dont l'une définit sensiblement la premiere partie de la paroi interne dudit logement. Le papillon selon l'invention pourra avoir une forme d'ellipse caractérisée par un petit axe et par un grand axe dont l'un se confond avec l'axe de pivotement dudit papillon. L'une au moins desdites coquilles pourra avoir une forme telle que les courbes obenues par l'intersection de ladite coquille par tout plan secant qui s'appuie sur l'axe dudit papillon, correspondent à des secteurs appartenant à des ellipses. L'un au moins du petit axe ou du grand axe de ladite ellipse pourra être confondu avec l'axe dudit papillon. Ce secteur de courbe pourra comporter l'extrémité de l'autre axe, cette extrémite appuyant sur une courbe caractéristique. La courbe caractéristique pourra avoir la forme d'un arc de cercle. On ne sortira pas du cadre de la présente invention si les coquilles sont situées sensiblement au voisinage d'un plan passant par l'axe dudit papillon et perpendiculaire à l'axe dudit logement L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit illustrée par les figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 représente une coupe d'un exemple de réalisation de l'ensemble logement-papillon selon l'invention, - la figure 2, représenteune vue du dessus de la figure 1, et - la figure 3 représente des courbes caractéristiques d'un dispositif selon l'invention et une courbe caractséristique d'un dispositif selon l'art antérieur. Le dispositif selon l'invention comporte un boitier de papillon, un papillon 3 et un axe de papillon 2. L'axe de papillon 2 est classique pour ce genre d'application, il est équipe de bague assurant l'étanchéité entre l'axe lui-même- et le boitier de papillon. Le papillon est elliptique dans l'exemple de réalisation presente mais peut être aussi circulaire ou d'une autre forme. Enfin, le boitier de papillon peut être constitué d'un corps 1 dans lequel se trouvent logées deux coquilles 4 et 5 et différentes pieces d'assemblages 6 et 7. Ces coquilles ont une section elliptique par tout plan coupant ces coquilles et s'appuyant sur l'axe 2 du papillon, le demi-axe de ces ellipses sur l'axe de papillon étant égal au rayon intérieur d'entrée de l'air du boitier de papillon et égal, à la tolérance prés, au plus petit demi-axe du papillon. Les autres demi-axes de ces ellipses s'appuient sur deux courbes caractéristiques de ces coquilles. Sur la première coquille 4, la courbe caracteristique est constituée principalement d'un arc de cercle dont le rayon est égal, à la tolérance près, au plus grand axe du papillon. Sur une extrémité de cet arc de cercle se trouve un petit segment de droite servant de butoir au papillon : le papillon, se trouvant en contact avec cette partie de la coquille, est dit en position fermee. La longueur de cette courbe caractéristique A'B' correspond au faible debit induit par la section d'ouverture entre le papillon et la deuxième coquille 5. En conséquence, pour les fortes ouvertures ou pour les forts débits de gaz, les deux coquilles ne servent plus à contrôler le débit. C'est donc le profil de la deuxième coquille 5 qui permet de contrôler le vannage des gaz dans les faibles ouvertures.La courbe caractéristique de la deuxième coquille AC est définie par la section d'ouverture désirée en fonction de l'angle d'ouverture du papillon. Lorsque le papillon se trouve en AA', il est alors fermé : le débit d'air est nul. Entre AA' et BB', le debit d'air est contrôle par la section de passage entre le papillon 3 et la coquille 5. Entre BB' et DO', les coquilles ne contrôlent plus le débit. L'utilisation de coquilles 4 et 5 autorise une course angulaire utile du papillon supérieur à 90"C, ce qui permet un meilleur contrôle des débits de gaz. De préférence les coquilles 4 et 5 sont voisines d'un plan passant par l'axe du papillon et sensiblement perpendiculaire à l'axe 8 du logement. Cette disposition permet d'optimiser l'encombrement du dispositif selon l'invention Sur la figure 2, on a représenté une vue de dessus de ce mode de réalisation. On retrouve le corps l, l'axe de papillon 2, le papillon 3, les deux coquilles 4 et 5 etla pièce d'assemblage 5 (la pièce 7 se trouvant cachee). Sur la figure 3, on a comparé sur moteur à allumage commandé le débit d'air porté en abscisse en fonction de l'angle d'ouverture du papillon porte en coordonnee sur un boitier classique constitué d'un tube cylindrique, d'un axe de papillon et d'un papillon. Selon l'invention aux faibles ouvertures, une petite variationnP de l'angle du papillon provoque une variation du débit de gaz a Gl inferieure à celle qui serait obtenue i! GZsur la courbe I avec un dispositif classique. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé pour le vannage de l'air dans un moteur à allumage commandé que la commande du papillon soit manuelle ou motorisée. Il peut être aussi utilise pour le contrôle de débit de tous gaz circulant dans une tuyauterie. La courbe I correspond à la courbe caracteristique d'un dispositif selon l'art -classique antérieur et la courbe II à la courbe caractéristique d'un ensemble selon la présente invention. REVENDICATIONS 1. - Ensemble logement papillon d'un dispositif de contrôle de débit de gaz, notamment, applicable au contrôle du débit de gaz ou du mélange air-carburant penetrant dans un moteur à combustion interne, ledit papillon coopérant avec la paroi interne dudit logement et pouvant pivoter autour d'un axe entre deux positions angulaires extrèmes, l'une correspondant à une section de passage minimum, l'autre à une section de passage maximum de l'air, caractérisé en ce qu'une premiere partie de la paroi interne dudit logement a une forme sensisblement identique à celle de la surface décrite par une première portion de la périphérie dudit papillon lors de sa rotation autour dudit axe sur au moins une premiere fraction angulaire de l'amplitude angulaire totale dudit papillon. 2. - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une deuxième partie de la paroi interne dudit logement a une forme qui s'ecarte progressivement de la forme de la surface decrite par la portion de la périphérie dudit papillon complementaire de ladite premiere portion lors de la rotation dudit papillon autour dudit axe sur ladite première fraction. 3. - Ensemble selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit logement comporte au moins deux coquilles dont l'une définit sensiblement la première partie de la paroi interne dudit logement. 4. - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit papillon a une forme d'ellipse, caractérisée par un petit axe et par un grand axe dont 1 l'un se confond avec 1 raxe de pivotement dudit papillon. 5. - Ensemble selon la revendication 3, caractérise en ce que l'une au moins desdites coquilles a une forme telle que les courbes obtenues par l'intersection de ladite coquille par tout plan secant qui s'appuie sur l'axe dudit papillon correspondent à des secteurs appartenant à des ellipses. 6. - Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un au moins du petit axe ou du grand axe de ladite ellipse est confondu avec l'axe dudit papillon. 7. - Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit secteur comporte l'extrémité de l'autre axe, cette extrémité s'appuyant sur une courbe caractéristique. 8. - Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite courbe caractéristique a la forme d'un arc de cercle. 9- Ensemble selon l'une des revendications 3,5 à 8 caractérisé en ce que lesdites coquilles sont situées sensiblement au voisinage d'un plan passant par l'axe dudit papillon et perpendiculaire à l'axe dudit logement.