Brevet FR2695961A1 — publié le 19940325

Dispositif pour le réglage de la vitesse de rotation au ralenti d'un moteur à combustion interne ". Etat de la technique - L'invention concerne un dispositif pour le réglage de la vitesse de rotation au ralenti d'un mo- teur à combustion interne par la commande d'un débit d'agent de fonctionnement passant dans une conduite d'écoulement allant au moteur à combustion interne, avec un servo-moteur électromécanique disposé dans un boîtier, pouvant être activé par un signal de commande fonction de la vitesse de rotation, avec un boîtier de commande et avec un organe de réglage couplé avec l'entraînement sur lequel vient en prise un premier ressort et sur l'extrémité duquel, tournée à l'opposé de l'entraînement, est disposé un corps de soupape, au moyen duquel, quand on active l'entraînement, un orga- ne de fermeture, sur lequel vient en prise un deuxième ressort, peut être déplacé d'une position de fermeture à une position d'ouverture, le corps de soupape quand l'entraînement n'est pas activé prenant une position d'ouverture et quand on a une activation croissante une position de fermeture. On connait déjà un dispositif de ce type (EP-0 153 963 Bl) dans lequel des défauts d'aligne- ment, dus aux conditions de fabrication ou de montage des conduites d'écoulement, organe de fermeture et corps de soupape, peuvent conduire à un écoulement de fuite indésirable. En outre dans le dispositif connu, les res- sorts agissant sur le corps de soupape et sur l'organe de fermeture sont disposés de telle manière que leurs forces de ressort se compensent en partie mutuelle- ment, ce qui a pour effet d'influencer de manière dé- favorable les propriétés de réglage du dispositif Il est particulier dans ce cas désavantageux que la posi- tion de fermeture du corps de soupape et la position d'ouverture de l'organe de fermeture coïncident, ce qui va à l'encontre d'un état de fermeture du disposi- tif en particulier lors de l'amorçage des oscilla- tions Pour avoir l'assurance d'un état de fermeture stable de l'organe de fermeture, on a besoin d'une force de ressort, agissant sur l'organe de fermeture, aussi élevée que possible, qui a pour conséquence qu'il est nécessaire par ailleurs pour ouvrir le corps de soupape d'avoir une force de ressort élevée de fa- çon correspondante, ce qui a pour effet d'augmenter la puissance motrice nécessaire au fonctionnement du dis- positif. Avantages de l'invention Le dispositif selon l'invention pour le ré- glage de la vitesse de rotation au ralenti d'un moteur à combustion interne est caractérisé par le fait que l'organe de fermeture a une première face en forme de tronc de cône, qui quand l'organe de fermeture est en position fermée repose sur une première face corres- pondante formée sur le boîtier de commande et forme avec celle-ci un premier siège conique et a une deuxième face en forme de cône qui quand l'organe de fermeture est en position ouverte repose sur une deuxième face correspondante formée sur le corps de soupape et forme avec celle-ci un deuxième siège coni- que, les deux ressorts étant disposés parallèlement l'un à l'autre de telle sorte que, lors du déplacement du corps de soupape dans la position d'ouverture ou dans la position de fermeture il n'y ait que la force du premier ressort qui soit opérationnelle Le dispo- sitif selon l'invention a l'avantage qu'en raison de la formation de sièges coniques entre l'organe de fer- meture et le boîtier de commande ou entre l'organe de réglage et le corps de soupape l'organe de fermeture peut être centré de façon simple et on peut éviter un courant de fuite indésirable. En outre la disposition des ressorts amélio- re d'autres propriétés de réglage du dispositif selon l'invention Par exemple la fiabilité du dispositif en cas de panne de pièces d'entraînement est accrue par l'actionnement de l'organe de fermeture dans le sens de la fermeture et du corps de soupape dans le sens de l'ouverture par une force de ressort L'actionnement de l'organe de fermeture du corps de soupape par des forces de ressort a lieu indépendamment l'un de l'au- tre, de telle sorte que le dispositif selon l'inven- tion prend un état stable de fermeture quand l'organe de fermeture et le corps de soupape sont en position fermée. D'autres développements et perfectionnements avantageux du dispositif selon l'invention indiqué ci- dessus peuvent être obtenus grâce aux caractéristiques suivantes: le deuxième ressort entoure le premier ressort et quand l'organe de fermeture est mis dans la position d'ouverture ou dans la position de fermeture la force du premier ressort et la force du second ressort sont opérationnelles, les ressorts s'appuient par l'une de leurs extrémi- tés sur le boîtier d'entraînement et le boîtier d'en- traînement est fixé sur le boîtier de commande et en ce que l'on met au moins un corps de réglage influen- çant la précontrainte des ressorts entre le boîtier d'entraînement et le boîtier de commande, le boîtier de commande est formé par la paroi de la conduite d'écoulement. La disposition d'un corps de réglage entre le boîtier de l'entraînement et le boîtier du régleur est particulièrement avantageuse, disposition grâce à laquelle la force de précontrainte des ressorts ac- tionnant l'organe de fermeture et l'organe de réglage peut être influencée d'une manière simple Si le boî- tier du régleur du dispositif est formé par la paroi de la conduite d'écoulement, on peut réduire le coût nécessaire des pièces. Dessin-: On a représenté de façon simplifiée un exem- ple de réalisation sur le dessin et on va l'expliqué plus en détail dans la description qui va suivre. Description de l'exemple de réalisation - Sur le dessin, on a désigné par la référence 1 une conduite d'écoulement dans laquelle peut couler un agent de fonctionnement, en particulier de l'air comburant, dans le sens des flèches 2 vers un moteur à combustion interne à allumage commandé, comprimant un mélange non représenté plus en détail La section transversale d'écoulement de la conduite 1 peut être commandée par un clapet d'étranglement 3 de telle sor- te que selon la position angulaire de rotation du cla- pet d'étranglement 3 il s'écoule plus ou moins d'agent de fonctionnement vers le moteur à combustion interne. Une zone 4, située en amont du clapet d'étranglement 3, de la conduite d'écoulement 1 est reliée par les conduites de raccordement 6, 7 à une zone 5 située en aval du clapet d'étranglement 3 Le débit d'agent de fonctionnement contournant le clapet d'étranglement 3 dans les conduites de raccordement 6, 7 dans le sens des flèches 8 peut être commandé au moyen d'un dispo- sitif 10 selon l'invention, disposé entre la conduite de raccordement 6 et de raccordement 7. Le dispositif 10 s'articule essentiellement en une partie de commande 11 et une partie d'entraîne- ment 12 La partie de commande a un boîtier 13 de ré- gleur qui comprend une chambre de commande 14 et qui peut être formée soit en une seule pièce par la paroi de la conduite d'écoulement 1, soit être constituée comme une partie séparée Si le boîtier 13 de régleur est formé par la paroi de la canalisation d'écoulement 1, les conduites de raccordement 6, 7 débouchent alors directement dans la chambre de commande 4 Si le boî- tier de régleur 13 est constitué comme une pièce sépa- rée, les conduites de raccordement 6, 7 sont alors re- liées à des ajustages de raccordement 6 a, 7 a consti- tuées sur le boîtier de régleur 13. La partie d'entraînement 12 a un boîtier d'entraînement 15, par exemple en matière plastique, dans lequel sont fixés un noyau d'induction 16, un en- roulement 18 entourant concentriquement le noyau d'in- duction 16, mis sur un corps de bobine 17 et un corps annulaire ferromagnétique 19 par exemple par extru- sion L'enroulement 18 peut être soumis à une tension dépendant de la vitesse de rotation du moteur à com- bustion interne, de telle sorte qu'entre les parties 16, 18 et 19, il peut se former un champ magnétique de manière connue, dont l'intensité correspond à l'état d'excitation de l'enroulement 18. Sur la face frontale tournée vers la partie de commande 11 du noyau d'induction 16, il est consti- tué concentriquement un tenon de palier 20 s'étendant dans le sens axial Sur le tenon de palier 20 est mon- té un organe de réglage 21, par exemple une douille coulissante en matière plastique, pouvant se déplacer axialement, le tenon de palier 20 étant disposé au moins partiellement dans une ouverture de palier 25 constituée dans l'organe de réglage 21 L'organe de réglage 21 est relié sur son côté tourné vers le noyau d'induction 16 à une armature ferromagnétique 22 de forme annulaire Le noyau d'induction 16 pénètre en partie dans une ouverture annulaire disposée dans l'armature 22 et a une surface extérieure de forme co- nique 24 qui correspond à la surface intérieure de forme conique 23 constituée dans l'armature 22 Sur l'organe de réglage 21 est constitué un appendice 27 dirigé radialement vers l'extérieur, sur lequel vient en prise un premier ressort 28, qui agit sur l'organe de réglage 21 avec une force de rappel dirigée en sens inverse de la force d'attraction de la partie d'en- traînement 12, de telle sorte qu'entre l'armature 22 et le noyau d'induction 16, il est formé un recouvre- ment plus ou moins grand selon l'état d'excitation de l'enroulement 18. Sur l'extrémité située à l'opposé du noyau d'induction 16 de l'organe de réglage 21 est fixé un corps de soupape 29, par exemple il est embouti, corps qui est disposé en même temps qu'un organe de ferme- ture 30 sur l'embouchure de la conduite de raccorde- ment 6 ou de l'ajutage de raccordement 6 a dans la chambre de commande 14 L'organe de fermeture 30 de forme annulaire un orifice de passage 32, qui est tra- versé avec un grand jeu par une zone de l'organe de réglage 21 située entre l'appendice 27 et le corps de soupape 29 et qui est actionné par un deuxième res- sort 36 avec une force de ressort en sens inverse du sens de l'écoulement Sur l'organe de fermeture 30 est constituée une première surface 37 en forme de tronc de cône, qui forme avec une première surface 44 cor- respondante disposée sur la paroi du boîtier de ré- gleur 13 un premier siège conique 38 contre lequel est maintenu comprimé par le deuxième ressort 36 l'organe de fermeture 30 Le premier siège conique 38 forme avec un axe longitudinal 51 du dispositif 10 un angle suffisamment pointu pour que l'organe de fermeture 30 conditionné par la mobilité axiale et radiale, ainsi que la mobilité angulaire du deuxième ressort 36 se centre sur le premier siège conique 38, grâce à quoi on évite que le moyen de fonctionnement ne coule entre la paroi du boîtier de régleur 13 et l'organe de fer- meture 30 dans la chambre de commande 14. L'organe de fermeture 30 a une deuxième surface 39 en forme de tronc de cône, qui forme avec une deuxième surface correspondante 45 constituée sur le corps de soupape 29, un deuxième siège conique 40, contre lequel le corps de pompage 29 est maintenu pressé, quand l'enroulement 18 est excité, par la force magnétique d'attraction de la partie d'entraîne- ment 12, déduction faite de la force du premier res- sort 28, aucun moyen de fonctionnement ne pouvant pas- ser entre l'organe de fermeture 30 et le corps de sou- pape 29 dans la chambre de commande 14 quand le siège conique 40 est fermé La deuxième surface en forme de tronc de cône 39 s'étend vu dans le sens radial, plus près de l'axe longitudinal 51 et est de façon avanta- geuse inclinée vers la partie d'entraînement 12. Dans le cas de l'état d'excitation de l'en- roulement 18 représenté sur les dessus l'organe de fermeture 30 ferme un orifice d'écoulement 42 situé entre le corps de soupape 29 et la paroi de la condui- te d'écoulement 6 ou de l'ajutage de raccordement 6 a. Par une augmentation de l'excitation de l'enroulement 18 et de l'augmentation reliée à cela de la force ma- gnétique d'excitation de la partie d'entraînement 12, le corps de soupape 29 peut à l'encontre de la force des ressorts 28, 36 être poussé dans le sens de l'é- coulement, avec comme conséquence que l'organe de fer- meture 30 se soulève du premier siège conique 38 et que le moyen de fonctionnement peut s'écouler entre l'organe de fermeture 30 et la paroi de la conduite de raccordement 6 ou de l'ajutage de raccordement 6 a dans la chambre de commande 14 et delà via la conduite de raccordement 7 arrière au moteur à combustion in- terne Quand l'organe de fermeture 30 s'est soulevé du premier siège conique 38, l'organe de fermeture 30 est maintenu par la force du deuxième ressort 36 sur le deuxième siège conique 40 Le deuxième siège conique forme avec l'axe longitudinal 51 du dispositif 10 également un angle suffisamment pointu pour que l'or- gane de fermeture 30 se centre sur le deuxième siège conique 40. Si l'excitation de l'enroulement 18 et la force magnétique d'attraction de la partie d'entraîne- ment 12 diminue en partant de la position ouverte dé- crite, le corps de soupape 29 est alors déplacé en sens contraire du sens d'écoulement de la conduite de raccordement 6 jusqu'à ce que l'organe de fermeture 30 repose de façon étanche sur le premier siège conique 38 Quand l'excitation continue à décroître le corps de soupape 29, quand le premier siège conique 38 est fermé, se soulève du deuxième siège conique 40, jusqu'à ce que l'appendice 27 touche l'organe de fer- meture 30 Dans l'appendice 27 est formée au moins une ouverture d'air de secours s'étendant axialement 52, à travers laquelle quand l'enroulement 18 n'est pas excité, l'agent de fonctionnement arrive via le siège conique 40 ouvert dans la chambre de commande 14, le débit d'agent de fonctionnement pouvant être déterminé par la largeur de la fente entre le corps de soupape 29 et l'organe de fermeture 30 ou par la gran- deur de l'ouverture d'air d'urgence 52 ou de l'ouver- ture de passage 32. Au total, on peut différentier les trois po- sitions suivantes du corps de soupape 29 du dispositif selon l'invention Une position de base avec un premier siège conique 38 fermé et un deuxième siège conique 40 ouvert quand l'enroulement 18 n'est pas ex- cité, une position de fermeture avec un premier siège conique fermé 18, une position de fermeture avec un premier siège conique fermé 38 et un deuxième siège conique fermé 40, ainsi qu'une position d'ouverture avec un premier siège conique 38 ouvert et un deuxiè- me siège conique 40 fermé dans le cas d'une excitation plus forte de l'enroulement 18. Dans la position de base du dispositif 10, on a l'assurance qu'un débit d'agent de fonctionnement maintenant le fonctionnement du moteur à combustion interne peut passer dans la chambre 14, par exemple aussi en cas de défaillance du signal de commande ac- tionnant l'enroulement 18, tandis que dans la position de fermeture représentée sur les dessins, on empêche que l'agent de fonctionnement ne contourne le clapet d'étranglement 3 Dans la position d'ouverture du dis- positif 10 lorsque l'organe de fermeture 30 s'est sou- levé du boîtier de commande 13, le débit de l'agent de fonctionnement passant à travers la chambre de comman- de 14 correspond à une largeur de fente, s'établissant selon l'état d'excitation de l'enroulement 18, entre l'organe de fermeture 30 et le boîtier de commande 18. Lors de l'excitation correspondante de l'enroulement 18, le corps de soupape 29 et/ou l'organe de fermeture 30 prennent des positions intermédiaires Grâce à un choix avantageux des constantes des ressorts ou de la précontrainte des ressorts 28, 36, on peut agir sur la caractéristique de commande du dispositif 10 à vo- lonté. Dans le cas du dispositif 10 selon l'inven- tion, la disposition des ressorts 28, 36 agissant sur l'organe de réglage 21 et l'organe de fermeture 30 a lieu en parallèle, de telle sorte que leurs forces de ressort s'additionnent lors de l'excursion de l'organe de réglage 21 Les deux ressorts 28, 36 s'appuient contre un couvercle 43 relié solidairement au boîtier d'entraînement 15, couvercle qui limite la chambre de commande 14 dans le sens axial vers la partie d'en- traînement 12 et entoure l'organe de réglage 21 con- centriquement avec du jeu La disposition des ressorts 28, 36 a pour effet que la position de fermeture du dispositif 10 ne s'établit pas seulement quand l'en- roulement 18 est dans un état d'excitation déterminé, mais que la position de fermeture S 'étend sur une zone d'excitation, dans laquelle malgré l'augmentation de la tension d'excitation aucune ouverture du dispositif n'a lieu, car pour soulever l'organe de fermeture 30 du premier siège conique 38, il faut en plus surmonter la force du deuxième ressort 36 La grandeur de la zone de fermeture peut dans ce cas être modifiée avan- tageusement par un choix adéquat des constantes des ressorts ou de la précontrainte du premier ressort 28 et/ou du deuxième ressort 36, de telle sorte que l'on peut avoir par exemple un ajustement aux propriétés d'un appareil de commande actionnant le dispositif 10. Une précontrainte ainsi plus élevée du deuxième res- sort 36 et une précontrainte plus faible du premier ressort 28 ont pour effet que la zone d'excitation, dans laquelle le dispositif 10 prend une position de fermeture, augmente, ce qui diminue les exigences de il précision pour la commande et réduit la sensibilité du dispositif 10 vis-à-vis des oscillations dans la posi- tion de fermeture. A l'intérieur de la partie d'entraînement 12, on constitue une chambre d'équilibrage 47, qui est reliée par une liaison 49 constituée dans l'organe de réglage 21 de telle façon qu'à la conduite de raccor- dement 6 a lieu un équilibrage de la pression entre la conduite de raccordement 6 et la chambre d'équilibrage 47 La chambre d'équilibrage 47 est entourée par le noyau d'induction 16 avec le tenon de palier 20, par l'armature 22, par le corps annulaire 19, et par le boîtier d'entraînement 15 Via une ouverture d'équili- brage 48 constituée par exemple dans ou sur l'armature 22 et/ou une fente annulaire 53 se trouvant entre l'armature 22 et le corps annulaire 19, on peut agir également sur une zone 47 a de la chambre d'équilibrage 47 avec la pression de la conduite de raccordement 6. La zone 47 a de la chambre d'équilibrage 47 est limitée dans ce cas en direction du couvercle 43 par une mem- brane élastique 46 A l'aide de la chambre d'équili- brage 47, on peut compenser à peu près la pression de l'agent de fonctionnement agissant dans la conduite de raccordement 6 sur l'organe de réglage 21, de telle façon que la force de commande nécessaire pour dépla- cer le corps de soupape 29 soit à peu près indépendant de la pression de l'agent de fonctionnement régnant dans la conduite de raccordement. Entre le boîtier de commande 13 et le boî- tier d'entraînement 15 est disposé au moins un corps de réglage 50, par l'épaisseur axiale duquel la dis- tance axiale entre la partie de commande 11 et la par- tie d'entraînement 12 est déterminée Selon l'épais- seur axiale du corps de réglage 50, la distance axiale entre le couvercle 43 et l'appendice 27 se raccourcit ou s'allonge, comme entre le couvercle 43 et l'organe de fermeture 30 (par exemple dans la position de base du dispositif ( 10)), de telle sorte que l'on peut in- fluencer d'une manière simple par l'épaisseur du corps de réglage 50 La précontrainte des ressorts 28, 36 REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le réglage de la vitesse de rotation au ralenti d'un moteur à combustion inter- ne par la commande d'un débit d'agent de fonctionne- ment passant dans une conduite d'écoulement allant au moteur à combustion interne, avec un servo-moteur électromécanique disposé dans un boîtier, pouvant être activé par un signal de commande fonction de la vites- se de rotation, avec un boîtier de commande avec un organe de réglage couplé avec l'entraînement sur le- quel vient en prise un premier ressort et sur l'extré- mité duquel, tournée à l'opposé de l'entraînement est disposé un corps de soupape, au moyen duquel, quand on active l'entraînement, un organe de fermeture, sur le- quel vient en prise un deuxième ressort, peut être dé- placé d'une position de fermeture à une position d'ou- verture, le corps de soupape quand l'entraînement n'est pas activé prenant une position d'ouverture et quand on a une activation croissante une position de fermeture, dispositif caractérisé en ce que l'organe de fermeture ( 30) a une première face en forme de tronc de cône ( 37), qui quand l'organe de fermeture ( 30) est en position fermée repose sur une première face correspondante formée sur le boîtier de commande ( 13) et forme avec celle-ci un premier siège conique ( 38) et a une deuxième face en forme de tronc de cône ( 39) qui quand l'organe de fonction ( 30) est en posi- tion ouverte repose sur une deuxième face ( 45) corres- pondante formée sur le corps de soupape ( 29) et forme avec celle- ci un deuxième siège conique ( 40), les deux ressorts ( 28, 36) étant disposés parallèlement l'un à l'autre de telle sorte que, lors du déplacement du corps de soupape ( 29) dans la position d'ouverture ou dans la position de fermeture, il n'y ait que la force du premier ressort ( 28) qui soit opérationnelle. ) Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le deuxième ressort ( 36) entoure le premier ressort ( 28) et quand l'organe de fermeture ( 30) est mis dans la position d'ouverture pu dans la position de fermeture la force du premier ressort ( 28) et la force du second ressort ( 36) sont opérationnel- les. 38) Dispositif selon les revendications précédentes, prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que les ressorts ( 28, 36) s'appuient par l'une de leurs extrémités sur le boîtier ( 15) d'entraînement et le boîtier ( 15) d'entraînement est fixé sur le boîtier de commande ( 13) et en ce que l'on met au moins un corps de réglage ( 50) influençant la précontrainte des ressorts ( 28, 36) entre le boîtier d'entraînement ( 15) et le boîtier de commande ( 13). ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier de commande ( 13) est formé par la paroi de la conduite d'écoulement ( 1).