Brevet FR2744766A1 — publié le 19970814

La présente invention concerne une électrovanne notamment d'impact pour un système d'injection de carburant par effet de coup de bélier dans un moteur thermique de véhicule. Les normes de lutte contre la pollution ainsi que les économies d'énergie imposées aux constructeurs de véhicules ont conduit ceux-ci à développer différents systèmes d'injection de carburant dans les moteurs. Parmi les différentes solutions développées, l'injection de carburant directe dans une chambre de combustion du moteur présente un certain nombre d'avantages, notamment pour les moteurs à deux temps, dans lesquels la séparation du comburant et du carburant permet de réaliser la phase de balayage sans perte de ce dernier, contrairement aux solutions d'alimentation par carburateur par exemple. Cet avantage conduit à des gains considérables en émissions polluantes et en consommation de carburant. Toutefois, ceci nécessite des systèmes d'injection performants capables de délivrer des quantités variables de carburant à des fréquences souvent élevées et ce, avec des caractéristiques d'atomisation du carburant suffisantes pour assurer le démarrage et le déroulement de la combustion dans le moteur. C'est ainsi par exemple que dans le cadre des systèmes d'injection dits à réserve de carburant et injecteur électromagnétique, on constate une tendance générale à augmenter la pression dans la réserve de carburant, en amont de l'injecteur, Or, l'énergie nécessaire pour une telle augmentation de pression doit être fournie par le moteur luimême ou par une source d'énergie annexe et embarquée à bord du véhicule si l'application concerne un véhicule. Ce surplus d'énergie nécessaire est naturellement un inconve- nient, notamment dans le cadre des moteurs de petites cylindrées dans lesquels ni le moteur, ni son environnement ne permettent une consommation énergétique importante. Par ailleurs, l'utilisation de systèmes d'injection synchronisés au moteur, par exemple par arbre à cames, conduit à des variations importantes de l'allure de la pression dans le système d'injection en fonction du régime, avec une influence négative sur la formation du mélange et la combustion dans le moteur. C'est pour ces différentes raisons que des systèmes d'injection de carburant basés sur un effet dit de coup de bélier, ont été développés dans l'état de la technique. Ce type de systèmes étant bien connu dans l'état de la technique, on ne le décrira pas en détail par la suite. On notera simplement qu'une électrovanne dite d'impact est raccordée à l'injecteur de carburant dans le moteur, pour créer par ouverture et fermeture successives de celle-ci, des ondes de pression de carburant au niveau de l'injecteur. Ceci permet alors d'injecter directement du carburant dans la chambre de combustion du moteur. D'une manière générale, les électrovannes et notamment les électrovannes d'impact pour de tels systèmes, comportent un corps de vanne tubulaire présentant à ses extrémités, une entrée et une sortie de carburant et dans lequel est disposée une bobine d'électro-aimant associée à une pièce magnétique tubulaire et à un noyau plongeur tubulaire. Cette pièce magnétique et ce noyau plongeur sont disposés l'un dans le prolongement de l'autre dans l'évidement de la bobine d'électro-aimant et le noyau plongeur est relié à des moyens d'obturation de la sortie du corps de vanne, pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en réponse à une commande de l'alimentation de la bobine d'électro-aimant, par déplacement axial du noyau plongeur par rapport à la pièce magnétique. Par ailleurs, des moyens de guidage des déplacements du noyau plongeur et des moyens élastiques de sollicitation de celui-ci en position de fermeture des moyens d'obturation, sont également prévus. Dans l'état de la technique, ces moyens de guidage sont disposés autour du noyau plongeur entre celui-ci et la bobine d'électro-aimant, tandis que les moyens élastiques sont directement interposés entre les surfaces en regard de la pièce magnétique et du noyau plongeur. On conçoit cependant qu'une telle structure présente un certain nombre d'inconvénients notamment au niveau de sa complexité, des pertes magnétiques causées par la présence des moyens de guidage qui forment un obstacle aux lignes de flux magnétique de la bobine d'électro-aimant, des risques de blocage de ce noyau plongeur et des frottements engendrés entre celui-ci et ces moyens de guidage. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet une électrovanne notamment d'impact pour un système d'injection de carburant par effet de coup de bélier dans un moteur thermique de véhicule, du type comportant un corps de vanne tubulaire présentant à ses extrémités, une entrée et une sortie de carburant et dans lequel est disposée une bobine d'électro-aimant associée à une pièce magnétique tubulaire et à un noyau plongeur tubulaire, disposés l'un dans le prolongement de l'autre dans l'évidement de la bobine d'électro-aimant, le noyau plongeur étant relié à des moyens d'obturation de la sortie du corps de vanne, pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en réponse à une commande de l'alimentation de la bobine d'électro-aimant, par déplacement axial du noyau plongeur par rapport à la pièce magnétique, des moyens de guidage des déplacements du noyau plongeur et des moyens élastiques pour solliciter le noyau plongeur en position de fermeture des moyens d'obturation, caractérisée en ce que les moyens de guidage des déplacements du noyau plongeur comportent un manchon de guidage tubulaire, dont une première extrémité s'étend dans la pièce magnétique et dont une seconde extrémité fait saillie au-delà de cette pièce magnétique et en ce que le noyau plongeur tubulaire est disposé sur cette seconde extrémité du manchon de guidage. Avantageusement, les moyens élastiques de sollicitation du noyau plongeur sont disposés dans l'évidement de celui-ci dans le prolongement du manchon de guidage entre la seconde extrémité de celui-ci et une surface de butée correspondante du noyau plongeur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé qui représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'une électrovanne selon l'invention. On reconnait en effet sur cette figure, une électrovanne désignée par la référence générale 1, qui peut servir d'électrovanne d'impact pour un système d'injection de carburant par effet de coup de bélier dans un moteur thermique de véhicule. Ce type de systèmes d'injection de carburant par effet de coup de bélier étant bien connu dans l'état de la technique, on ne le décrira pas en détail. L'électrovanne selon l'invention comporte de manière classique, un corps de vanne tubulaire désigné par la référence générale 2 présentant à ses extrémités, une entrée et une sortie de carburant, respectivement 3 et 4. Dans ce corps de vanne est disposée une bobine d'électro-aimant désignée par la référence générale 5, cette bobine d'électro-aimant étant associée à une pièce magnétique tubulaire désignée par la référence générale 6 et à un noyau plongeur tubulaire désigné par la référence générale 7. La pièce magnétique 6 et le noyau plongeur 7 sont disposés l'un dans le prolongement de l'autre, dans l'évidement de la bobine d'électro-aimant entre l'entrée et la sortie de carburant et le noyau plongeur 7 est relié à des moyens 8 d'obturation de la sortie 4 du corps de vanne 2, pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en réponse à une commande de l'alimentation de la bobine d'électro-aimant 5, par déplacement axial du noyau plongeur 7 par rapport à la pièce magnétique. Les moyens d'obturation peuvent présenter différentes formes appropriées connues dans l'état de la technique. On notera également que la sortie 4 de ce corps de vanne peut être associée à un embout 9 présentant par exemple un évidement évasé, soit par palier comme cela est représenté, soit de manière continue. Par ailleurs, des moyens 10 de guidage des déplacements du noyau plongeur 7 et des moyens élastiques 11 de sollicitation de ce noyau plongeur en position de fermeture des moyens d'obturation 8, sont également prévus. Selon l'invention, les moyens de guidage 10 des déplacements du noyau plongeur comprennent un manchon de guidage tubulaire dont une première extrémité par exemple 10a s'étend dans la pièce magnétique 6 et dont une seconde extrémité par exemple lOb fait saillie au-delà de cette pièce magnétique. Le noyau plongeur 7 est alors disposé sur cette seconde extrémité lOb du manchon de guidage 10 et est donc monté déplaçable à coulissement autour de cette extrémité du manchon de guidage. Par ailleurs, les moyens élastiques 11 de sollicitation de ce noyau plongeur en position de fermeture de la sortie du corps de vanne, sont également disposés dans l'évidement de celui-ci, dans le prolongement du manchon de guidage entre la seconde extrémité de celui-ci et une surface de butée correspondante, par exemple 7a, du noyau plongeur. On conçoit en effet par exemple que ces moyens élastiques peuvent comporter un ressort par exemple hélicoïdal disposé dans le noyau plongeur, dans le prolongement du manchon de guidage, l'une des extrémités de ce ressort hélicoïdal 11 étant en appui sur l'extrémité correspondante du manchon de guidage, tandis que l'autre extrémité de celui-ci est en appui sur la surface de butée 7a du noyau plongeur. On conçoit alors que lors de la commande de l'alimentation de la bobine d'électro-aimant 5, on provoque le déplacement du noyau plongeur 7 de la position de fermeture des moyens d'obturation de la sortie de ce corps de vanne, telle qu'illustrée sur cette figure, vers sa position d'ouverture par déplacement axial de ce noyau plongeur sur l'extrémité correspondante des moyens de guidage et plus particulièrement du manchon de guidage. Cette structure présente un certain nombre d'avantages, notamment au niveau de sa simplicité de construction et de fonctionnement. En effet, les moyens de guidage ne forment plus un obstacle aux lignes de flux magnétique de la bobine d'électro-aimant, comme c'était le cas dans l'état de la technique, ce qui permet d'améliorer le rendement magnétique de l'ensemble. Par ailleurs, l'optimisation de la disposition des moyens de guidage et des moyens élastiques de sollici tation du noyau plongeur permet également de réduire l'encombrement de l'électrovanne et de limiter au maximum les risques de blocage du noyau plongeur, tout en permettant à celui-ci de fonctionner à des cadences très élevées comme celles rencontrées dans l'une des applications mentionnées précédemment, c'est-à-dire les systèmes d'injection de carburant dans les moteurs de véhicule. A cet effet, un injecteur de carburant (non représenté) peut être raccordé par l'intermédiaire par exemple d'une conduite 12 à l'électrovanne, en amont des moyens d'obturation, grâce à des moyens de raccordement quelconques désignés de façon générale par la référence 13 sur la figure. REVENDICATIONS 1. Electrovanne notamment d'impact pour un système d'injection de carburant par effet de coup de bélier dans un moteur thermique de véhicule, du type comportant un corps de vanne tubulaire (2) présentant à ses extrémités, une entrée (3) et une sortie (4) de carburant et dans lequel est disposée une bobine d'électro-aimant (5) associée à une pièce magnétique tubulaire (6) et à un noyau plongeur tubulaire (7) disposés l'un dans le prolongement de l'autre dans l'évidement de la bobine d'électro-aimant, le noyau plongeur (7) étant relié à des moyens (8) d'obturation de la sortie du corps de vanne (2) pour commander l'ouverture et la fermeture de celle-ci en réponse à une commande de l'alimentation de la bobine d'électro-aimant (5), par déplacement axial du noyau plongeur (7) par rapport à la pièce magnétique (6), des moyens (10) de guidage des déplacements du noyau plongeur et des moyens élastiques (11) pour solliciter le noyau plongeur (7) en position de fermeture des moyens d'obturation (8), caractérisée en ce que les moyens de guidage des déplacements du noyau plongeur (7) comportent un manchon de guidage tubulaire (10) dont une première extrémité (10a) s'étend dans la pièce magnétique (6) et dont une seconde extrémité (lOb) fait saillie au-delà de cette pièce magnétique (6) et en ce que le noyau plongeur tubulaire (7) est disposé sur cette seconde extrémité (lOb) du manchon de guidage (10). 2. Electrovanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens élastiques (11) de sollicitation du noyau plongeur sont disposés dans l'évidement de celui-ci, dans le prolongement du manchon de guidage (10), entre la seconde extrémité (lOb) de celui-ci et une surface de butée correspondante (7a) du noyau plongeur (7). 3. Electrovanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens élastiques comprennent un ressort (11). 4. Electrovanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le ressort est hélicoïdal.