Brevet FR2633333A1 — publié le 19891229

Soupape électromagnétique de dosage et de pulvérisation de carburant comprenant un élément d'obturation plat L'invention concerne une soupape électromagnétique de dosage et de pulvérisation de carburant pour dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne. Les soupapes connues du type mentionné ci-dessus comprennent essentiellement un boîtier logeant une bobine annulaire et un noyau tubulaire situé à l'intérieur de cette dernière; et une buse fixée au boîtier et présentant au moins un trou d'alimentation en carburant. Lesdites soupapes comprennent également un élément d'obturation conçu pour se déplacer entre une première et une seconde position à l'intérieur dudit trou d'alimentation, qui est respectivement obturé et ouvert, et qui est d'une seule pièce avec un induit tubulaire activé par un électroaimant. L'élément d'obturation comprend une plaque présentant une surface pratiquement plate conçue pour reposer sur un siège situé sur ladite buse et pour obturer de cette manière ledit trou d'alimentation en carburant. L'élément d'obturation est fixé à l'induit dont la surface intérieure s'adapte de manière coulissante à la surface extérieure d'un accouplement de guidage fixé à et en saillie axiale sur ledit noyau. Le noyau est usuellement placé dans un élément d'arrêt annulaire qui est usuellement constitué d'une matière non magnétique, afin de bloquer l'induit lorsque l'élément d'obturation arrive en position d'arrêt limite, correspondant à l'ouverture maximale de la soupape, et pour éviter tout contact direct entre l'induit et le noyau et permettre un taux de fonctionnement accru de la part de la soupape. Les soupapes du type indiqué ci-dessus présentent de nombreux inconvénients. En premier, par le fait d'être déterminée par le contact de l'induit avec ledit élément d'arrêt non magnétique, la course d'ouverture de la soupape n'est pas vraiment précise. Du fait des difficultés d'assurer un positionnement correct de l'élément d'arrêt par rapport au noyau, qui est ce qui détermine la course d'ouverture de soupape, ceci peut devenir incompatible ou varier sur la durée de vie de la soupape. De plus, la course d'ouverture de l'élément d'obturation est difficile à déterminer précisément au stade d'assemblage de la soupape; parce que les opérations complexes impliquées pour fabriquer et assembler les soupapes munies d'éléments d'arrêt ont pour résultat un coût de production global élevée de la soupape. La vitesse de fonctionnement de ces soupapes est aussi limité du fait du poids général de l'assemblage induit- élément d'obturation, et particulièrement du poids de la plaque de métal et l'élément d'obturation, l'effet dynamique de celle celle-ci nuisant au fonctionnement de la soupape; La qualité de l'étanchéité d'un tel élément d'obturation, c'est-à-dire constitué d'une surface plate active s'adaptant à une surface plate sur la buse pour obturer le trou d'alimentation en carburant est invariablement faible, en particulier si la pression exercée par le ressort fixant normalement l'élément d'obturation en position fermée est vraiment faible. Enfin, la fabrication de l'élément d'obturation et de la buse munie dudit siège supportant la plaque implique un usinage mécanique à tolérances extrêmement serrées et un traitement de surface spécial pour assurer un bon fini aux surfaces s'adaptant l'une à l'autre, et une dureté suffisante des composants sur lesquels lesdites surfaces sont formées. Le but de la présente invention est de fournir une soupape électromagnétique de dosage et de pulvérisation. agencée pour éviter les inconvénients typiquement associés aux valves connues du type sus-mentionné. Un but de la présente invention est par conséquent de proposer une soupape du type indiqué ci-dessus, permettent à la course d'ouverture de la soupape d'être réglée avec précision et d'être maintenue sensiblement constante pendant la durée de vie de la soupape. Un autre but de la présente invention est de proposer une soupape pourvue d'un ensemble induit-élément d'obturation de poids relativement faible, permettant de ce fait un accroissement important de la vitesse de fonctionnement de la soupape. Un autre but de la présente invention est de proposer une soupape permettant une étanchéité excellente entre l'élément d'obturation et le siège respectif sur la buse, et qui soit relativement bon marché à produire en ne mettant en oeuvre aucun usinage complexe ni opération d'assemblage à tolérances serrées. Pour atteindre ces buts, on propose, selon la présente invention, une soupape électromagnétique de dosage et de pulvérisation pour dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, ladite soupape comprenant essentiellement un bottier logeant une bobine annulaire et un noyau tubulaire situé à l'intérieur de cette dernière; une buse présentant au moins un trou d'alimentation en carburant et fixée audit boîtier; et un élément d'obturation mobile conçu pour se déplacer entre une première et une seconde position à l'intérieur dudit trou qui est respectivement obturé et ouvert, et venu d'une seule pièce avec un induit tubulaire activé par un électroaimant; ledit élément d'obturation comprend une plaque présentant une surface pratiquement plane conçue pour reposer sur un siège situé sur ladite buse et pour obturer de cette manière ledit trou d'alimentation en carburant, et qui est fixé audit induit dont la surface intérieure s'adapte de manière coulissante à la surface extérieure d'un accouplement de guidage fixé à, et en saillie axiale sur, ledit noyau; caractérisée par le fait que la longueur axiale de la partie dudit accouplement en saillie axiale sur le dit noyau et la longueur axiale dudit induit tubulaire sont choisies telles que, lorsque l'élément d'obturation est dans ladite seconde position, ladite plaque demeure sur le bord d'extrémité de ladite partie d'accouplement, de façon à bloquer le déplacement d'ouverture dudit élément d'obturation et que ledit induit soit maintenu à une distance déterminée dudit noyau. Diverses autres caractéristiques et avantages du dispositif l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente une vue de côté partiellement coupée de la soupape selon la présente invention; les figures 2 et 3 représentent des coupes partielles du bas de la soupape en position respectivement fermée et ouverte. La soupape selon la présente invention comprend essentiellement un boîtier 1 muni sur le devant d'une. buse d'injection 2 présentant un trou d'alimentation en carburant 3, commandé par un élément d'obturation mobile 4. Ainsi que le représente clairement la figure 2, la buse 2 est fixée au boîtier 1 en tournant le bord d'extrémité annulaire 5 du bottier 1 autour d'un collier annulaire 6 situé sur la buse 2. Une entretoise 8 est placée de manière adéquate entre la buse 2 et l'épaulement 7 du boîtier 1. La buse 2 présente une douille 9 qui, conjointement avec la buse 2 et une bague de retenue d'extrémité 10, définit une cavité annulaire 11 logeant une bague d'étanchéité 12 destinée étanchéifier la buse 2 à l'intérieur de son siège (non représenté). Le boîtier 1 loge une bobine 13 sensiblement annulaire et un noyau 14 venu d'une seule pièce avec le boîtier 1 et qui est situé coaxialement à l'intérieur de la bobine 13. Un accouplement 16 est monté à force sur la surface cylindrique 15 du noyau 14; il présente une partie 17 axialement en saillie sur le noyau 14; et agit comme un élément de guidage pour un induit mobile 18. Les fentes 16a sont formées de manière appropriées sur le dessus de la buse 2. Ainsi que le montre clairement le dessins, l'élément d'obturation 4 est défini par une partie de surface conique 21 autour de laquelle le bord d'extrémité 24 de l'induit 18 est déformé de manière permanente. Une broche située en saillie de manière adéquate sur le dessus de la plaque 4 et une rondelle 26 sont montées entre la plaque 4 et un épaulement 27 formé sur l'induite 18. Selon la présente invention, la plaque 4 est formée à partir d'une matière très déformable, qui est de manière appropriée une matière plastique et de préférence thermoplastique, tandis que la rondelle 26 est constituée de métal dur, c'est-à-dire d'un acier adéquat. Selon la présente invention, la longueur axiale L1 de la partie d'accouplement 17 axialement en saillie sur la noyau 14 est toujours supérieure à la distance axiale L2 comprise entre la surface de contact 28 de la rondelle 26 et la surface d'extrémité supérieure 2 de l'induit 18. Ainsi, lorsque l'élément d'obturation 4 est placé dans la position d'arrêt limite correspondant à l'ouverture maximale du trou d'alimentation 3 (figure 31, la surface de contact 28 de la rondelle 26 met en contact le. bord d'extrémité 30 de l'accouplement 16, de façon à laisser subsister un interstice G (figure 3) entre la surface de dessus 29 de l'induit 18 et la surface opposée 31 du noyau 14. L'induit 18 et le noyau 14 présentent de manière appropriée des trous radiaux 34 permettant au carburant de s'écouler depuis le trou axial 35, situé dans l'accouplement 16, dans la chambre annulaire 36 communiquant avec le trou d'alimentation de carburant 3. La surface de fond plate de la plaque 4 présente de manière appropriée une série de saillies 37 sensiblement coaxiales au trou 3, ainsi que représenté dans le détail dessiné à plus grande échelle sur la figure 2. Du fait de la nature très déformable de la matière de la plaque 4, pendant le fonctionnement de la soupape, lesdites saillies 37 constituent un labyrinthe efficace isolant de manière étanche le siège 20 de la tuyère 2. Le siège 20 est défini de manière adéquate par une cavité annulaire 38. La hauteur des saillies 37 est de préférence inférieure à 0,5 mm. La soupape selon la présente invention fonctionne comme suit. Le carburant est fourni dans une chambre annulaire 36 par le trou axial 35, les fentes 16a et les trous radiaux 34 formés sur l'induit 18 et sur le noyau 14. La plaque 4 est normalement fixée sur le siège 20 par un ressort hélicoïdal 39 reposant sur la rondelle 26. Si l'aimant 13 est activé, le flux magnétique établi essentiellement entre induit 18 et noyau 14 produit une force électromagnétique qui tire l'induit 18 vers le noyau 14, contre l'action du ressort 39. L'élément d'obturation se déplace ainsi jusque dans la position limite la plus haute, dans laquelle la surface de dessus 28 de la rondelle 26 repose contre le bord 30 de l'accouplement 16 (figure 3) et le carburant est fourni depuis la chambre 36, dans le trou de sortie 3. L'élément d'obturation étant situé dans la position limite la plus haute, un interstice G (figure 3) est conservé, comme requis, entre la surface 29 de l'induit 18 et la surface 31 du noyau 14. Lorsque l'électroaimant 13 n'est plus activé, le ressort 39 replace l'élément d'obturation dans la position fermée représentée sur la figure 2. Sur la soupape selon la présente invention, l'élément d'obturation est fixé dans la position limite la plus haute par la rondelle 26 mettant en contact l'accouplement 16, réalisant de ce fait une course d'ouverture extrêmement précise, du fait de la finition extrêmement précise des parties en contact impliquées et de la précision de l'épaisseur de la rondelle 26. De plus, du fait de la surface de contact étroite créée entre bord d'extrémité 30 de l'accouplement 16 et rondelle 26, le magnétisme résiduel, ou rémanent, maintenant ces surfaces est faible, permettant de ce fait au ressort 39 de faire revenir l'élément d'obturation rapidement en position fermée. La dureté de la matière de la rondelle 26 est également telle que l'usure est négligeable sur la rondelle 26. Du fait du faible poids de l'assemblage consistant en l'induit 18, la plaque 4 et la rondelle 26, l'effet dynamique exercé sur ces derniers est pratiquement négligeable, permettant de ce fait à la soupape de fonctionner à une cadence de fonctionnement extrêmement rapide. Les saillies 37 situées sur la plaque 4 créent une étanchéité efficace entre le siège 20 et la surface 19 de la plaque 4. En fait, la faible surface de contact existant entre saillies 37 et surface 19 crée une pression de contact extrêmement élevée et assure par conséquent une étanchéité excellente, même dans l'éventualité de l'exercice d'une pression très faible de la part du ressort 39. L'étanchéité est en outre améliorée par l'effet de labyrinthe des saillies 37 et de la nature déformable de la matière de la plaque 4. Enfin, la soupape selon la présente invention peut être fabriquée et assemblée à bon marché du fait de l'élimination de l'usinage complexe à tolérances serrées et des opérations d'assemblage. Il apparaîtra clairement aux hommes de l'art que des changements peuvent être apportés aux soupapes ainsi décrites et représentées ci-dessus, sans pour cela sortir du champ de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Soupape électromagnétique de dosage et de pulvérisation de carburant pour dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant un boîtier (1) logeant une bobine (13) annulaire et un noyau tubulaire (14) situé à l'intérieur de cette dernière; une buse (2) présentant au moins un trou d'alimentation en carburant (3) et fixée audit boîtier (1); et un élément d'obturation mobile (4) conçu pour se déplacer entre une première et une seconde position à l'intérieur dudit trou (3) qui est respectivement obturé et ouvert, et formé d'une seule pièce avec un induit tubulaire (18) activé par un électroaimant; ledit élément d'obturation (4) comprend une plaque présentant une surface (19) pratiquement plate conçue pour reposer sur un siège (20) situé sur ladite buse (2) et pour obturer de cette manière ledit trou d'alimentation en carburant (3), et qui est fixé audit induit (18) dont la surface intérieure (15) s'adapte de manière coulissante à la surface extérieure d'un accouplement de guidage (16) fixé à, et en saillie axiale sur, ledit noyau (14); caractérisée par le fait que la longueur axiale de la partie (17) dudit accouplement (16) en saillie axiale sur le dit noyau (14) et la longueur axiale dudit induit tubulaire (18) sont choisies telles que, lorsque l'élément d'obturation est dans ladite seconde position, ladite plaque (4) demeure sur le bord d'extrémité (30) de ladite partie d'accouplement, de façon à bloquer le déplacement d'ouverture dudit élément d'obturation et à ce que ledit induit (18) soit maintenu à une distance déterminée dudit noyau (14). 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite plaque (4) est constituée d'une matière plastique, et qu'il est prévu entre ladite plaque (4) et ledit bord d'extrémité (30) de ladite partie d'accouplement (17), un élément de contact (28) agencé pour demeurer sur ledit bord d'extrémité (30) lorsque ledit élément d'obturation est situé dans ladite seconde position. 3 Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la longueur axiale (Li) de ladite partie d'accouplement (17) en saillie sur ledit noyau (14) est supérieure à la distance (L2) comprise entre la bord supérieur (29) dudit induit (18) et ladite surface de contact (28) de ladite rondelle (26). 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que ladite plaque (4) comprend une broche axiale (25) et que. ledit élément de contact consiste en une rondelle (26) dans laquelle est insérée ladite broche (25), ladite plaque (4) et ladite rondelle (26) étant fixées entre un épaulement annulaire (27) et un bord d'extrémité (24) tourné vers le bas dudit induit (18). 5. Soupape selon la revendications 3 ou 4, caractérisée par le fait que ladite plaque (4) est constituée d'une matière thermoplastique. 6. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la surface plate (19) de ladite plaque (4) est agencée pour reposer sur ledit siège (20) et ladite buse (2) présente des saillies (37) sensiblement coaxiales audit trou d'alimentation en carburant (3), pour assurer l'étanchéité face au carburant entre ladite surface (19) et ledit siège (20). 7. Soupape selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la hauteur desdites projections (37) est inférieure à 0,5 mm.