Brevet FR2765301A1 — publié le 19981231

I Etat de la technique. La présente invention concerne une soupape de ré- gulation de débit pour commander des liquides à l'aide d'un organe d'obturation réglable par un électroaimant ayant une première partie de petit diamètre et une seconde partie de grand diamètre, et le passage entre ces deux parties forme une surface d'étanchéité coopérant avec un siège de soupape du corps de soupape et la partie de petit diamètre est guidée dans une zone de guidage reliée à la sortie tout en fournis- sant une section de sortie partant du passage et la partie de grand diamètre est prévue du côté d'arrivée dans une partie du corps de vanne, agrandie en largeur libre par rapport à la zone de guidage et l'organe d'obturation (16) est conduit par l'électroaimant (28), contre la force d'un ressort de rappel, sur son siège de soupape (26) pour être mis en appui étanche. Dans une telle soupape connue selon le document DE AS 1 025 693, il est prévu un organe d'obturation réglable dans un perçage traversant; il a deux collerettes annulaires dont chacune est réalisée sur le côté opposé l'une à l'autre comme surfaces d'étanchéité planes. Ces surfaces d'étanchéité coopèrent avec des surfaces de sièges, planes, délimitant les sorties d'un perçage traversant dans des chambres de com- mande. Des conduites partent de ces chambres de commande vers les sources de pression ou les chambres de décharge. Au mi- lieu du perçage traversant dérive une sortie qui, suivant la position de l'organe d'obturation,. est reliée à l'une des chambres de commande. Cette soupape est réalisée pour cette raison comme soupape de commutation; elle commute soit une liaison entre une chambre de commande et la sortie, soit la liaison entre l'autre chambre de commande et la sortie. Un ressort de pression ferme l'une des communications lorsque l'électro-aimant n'est pas excité. Cette soupape connue est réalisée pour commuter avec de petits aimants de commutation pour un niveau de pression élevé. Avantages de l'invention. La présente invention concerne une soupape de ré- gulation de débit du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la soupape de régulation de débit sert à commander l'alimentation en carburant à partir d'une source basse pres- sion vers une pompe haute pression selon les paramètres de fonctionnement, dans un système d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne et le siège de soupape est5 délimité du côté de la plage de guidage par une arête servant d'arête de commande et commande l'ouverture d'une section de sortie croissante à mesure qu'augmente l'éloignement entre la surface d'étanchéité de l'organe d'obturation et le siège pour une course de l'organe d'obturation avec des sections de10 passages sur l'organe d'obturation. La soupape de régulation de débit selon l'inven- tion constitue une soupape à commande électrique permettant de régler des sections de passages variables pour commander de manière précise l'alimentation en carburant à partir d'une source basse pression vers une pompe haute pression. Cela ga- rantit même le réglage d'une alimentation nulle de carburant entre la source basse pression et la pompe haute pression, c'est-à-dire la fermeture totalement étanche de la liaison entre la source basse pression et la pompe haute pression. Selon une caractéristique avantageuse, pour four- nir la section de sortie formée au niveau de la partie de pe- tit diamètre, réalisée en diminuant à partir de la surface d'étanchéité et la partie de guidage est en forme de perçage de guidage cylindrique. Pour doser des sections de passages variables sur la soupape de régulation de débit, il est prévu une pièce de guidage de l'organe d'obturation de la soupape qui va en di- minuant et cette partie de la pièce de guidage délimite, avec l'arête de commande, la section de passage au niveau de la soupape. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention la partie de petit diamètre comporte un percage borgne partant de sa face frontale et qui dérive en un canal d'étranglement transversal débouchant au niveau de la sur- face-enveloppe de la partie de diamètre plus petit, de façon adjacente à la surface d'étanchéité. On définit ainsi la section de passage au niveau de l'organe d'obturation, entre l'arête de commande, et un orifice d'étranglement débouchant de la surface-enveloppe de l'organe d'obturation. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la surface d'étanchéité et le siège de soupape sont de forme conique. Ainsi, on peut interrompre l'alimentation en car- burant entre la source basse pression et la pompe haute pres- sion et pour constituer l'arête de commande, le siège de l'organe d'obturation est de forme conique et la surface d'étanchéité de l'organe d'obturation a également une forme conique. L'angle au sommet de la forme conique, dont la sur- face-enveloppe définit la surface d'étanchéité de l'organe d'obturation, est supérieur à l'angle au sommet du cône dont la surface-enveloppe constitue la surface de siège. De cette manière, il n'y a pas de contact entre l'arête de l'organe d'obturation et le siège de la soupape, ce qui garantit une étanchéité poussée. Ainsi, l'organe d'obturation est en forme de sphère au point d'appui contre l'induit de l'électroaimant. Ainsi, la partie de plus grand diamètre de l'organe d'obturation a une face frontale de forme sphérique pour venir dans la zone de contact avec l'induit de l'électroaimant. Dessins. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de trois exemples de réalisa- tion représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue simplifiée d'une sou- pape de régulation de débit selon l'invention, - la figure 2 montre un premier mode de réalisa- tion de la surface d'étanchéité de l'organe d'obturation par rapport au siège de soupape et la réalisation pour modifier les sections de passages au niveau de l'organe d'obturation, - la figure 3 montre une seconde réalisation de la surface d'étanchéité de l'organe d'obturation par rapport au siège de la soupape, - la figure 4 montre une troisième réalisation de l'invention avec une variante pour les sections de passages de l'organe d'obturation. Description: La soupape de régulation de débit 1 selon l'invention est montée, conformément à la figure 1, dans une conduite 2 reliant une pompe d'alimentation 4 et une pompe haute pression 5. La pompe d'alimentation 4 constitue la source du courant à basse pression fourni aux chambres acti- ves de la pompe haute pression 5 pour transmettre des quanti- tés définies de carburant mis à haute pression à un accumulateur à haute pression de carburant 7 relié du côté de la pression à la pompe haute pression 5. La pompe d'alimen- tation 4 aspire le carburant du réservoir 8. L'accumulateur haute pression de carburant fait partie d'un système d'injection de carburant et fournit le carburant mis à la pression d'injection; ce carburant est transmis par les con- duites de pression 9 aux injecteurs de carburant 10. Ces in- jecteurs sont à commande électrique assurée par un appareil de commande 12. Cet appareil de commande 12 commande égale- ment la pression régnant dans l'accumulateur haute pression 7 en ce qu'un capteur de pression 14, qui détecte la pression, commande, la soupape de régulation de débit 1 par l'appareil de commande 12. En fonction du signal de commande, on modifie ainsi la section de passage de la soupape de régulation de débit pour permettre de modifier de'cette manière la quantité débitée à haute pression par la pompe haute pression 5. La soupape de régulation de débit comporte un or- gane d'obturation 16 ayant une première partie 17 de petit diamètre et une second partie 19 de grand diamètre. La pre- mière partie 17, de petit diamètre, pénètre dans un perçage de guidage 20 du corps 3 de la soupape de régulation de dé- bit. Ce perçage de guidage peut également s'appeler pièce de guidage. Entre l'extrémité fermée 21 du perçage de guidage 20 et la face frontale 22 de la partie 17 de petit diamètre, qui pénètre dans ce perçage de guidage, il y a un ressort de com- pression 23 mis en tension. Le passage entre la partie 17 de petit diamètre et la partie 19 de grand diamètre sur l'organe d'obturation 16 est réalisé sous la forme d'une surface d'étanchéité 25 de forme conique réalisée avec un siège de soupape 26 de forme conique correspondant au passage du perçage de guidage vers une chambre 27 formant le côté d'alimentation. La chambre 27 reçoit la partie de grand diamètre de l'organe d'obturation et elle est fermée du côté frontal par un électroaimant 28. La conduite de liaison 2 débouche dans la chambre 27 en pro-lo venance de la pompe d'alimentation 6. Cette conduite de liai- son 2 continue vers la pompe haute pression 5 en partant de la chambre 29 constituant le côté de sortie délimité par la face frontale 22 de l'organe d'obturation 16 dans le perçage de guidage 20. L'électroaimant 28 comporte un induit 30 repré- senté schématiquement, vers lequel se déplace l'organe d'obturation 16 sous l'action du ressort de compression 23. La position de l'organe d'obturation 16 change en fonction du déplacement de l'induit 3. L'électroaimant est en forme d'électroaimant de réglage; suivant le degré d'excitation, l'induit est ainsi sorti plus ou moins. Cela peut se faire de façon connue avec une tension analogique variable ou par une commande cadencée de l'électroaimant. Le point d'application de l'organe d'obturation 16 sur l'induit 30 est en forme de surface sphérique 31 pour que l'appui de l'organe d'obturation 30 contre l'induit se fasse avec des efforts transversaux aussi faibles que possible sur cet organe d'obturation. En fonctionnement, suivant l'excitation de l'électroaimant, l'induit 30 est déplacé plus ou moins et, de façon correspondante, l'organe d'obturation 16 vient dans une position plus ou moins éloignée du siège de soupape 26. Lors- que l'excitation de l'électroaimant est maximale, l'organe d'obturation 16 est pressé de manière étanche contre la force du ressort de rappel 23 sur le siège de soupape 26 de forme tronconique pour couper totalement la communication entre les parties de la conduite de liaison 2. Lorsque l'excitation est partielle, l'organe d'obturation 16 se soulève de son siège 26. Une arête 31 qui limite le siège de soupape 26 au passage avec le perçage de guidage 20 et qui fonctionne ici comme arête de commande, permet de commander les sections de pas- sage au niveau de l'organe d'obturation 16 pour qu'à mesure que l'éloignement entre l'organe d'obturation et le siège de soupape 26 augmente, la section de passage au niveau de l'organe d'obturation augmente de manière croissante. Pour cela, la partie 17 de petit diamètre de l'organe d'obturation est de forme légèrement conique au niveau du perçage de gui- dage 20 comme le montre la figure 1 et plus précisément le détail de la figure 2. Lorsque l'organe d'obturation se sou- lève par rapport au siège 26, on obtient une section annu- laire 33 entre l'arête annulaire 31 et la surface-enveloppe de la partie 17 conique, de petit diamètre, de l'organe d'obturation. A mesure que l'éloignement par rapport au siège de soupape augmente, cette surface annulaire et ainsi la sec- tion de passage pour le carburant, entre la source basse pression 4 et la pompe haute pression 5, augmentent. En fonc- tion de la commande par l'appareil de commande 12, le débit haute pression de la pompe haute pression change. La figure 2 montre la partie de la soupape de ré- gulation de débit 1 avec la surface d'étanchéité 25 et le siège 26 selon une vue partielle à échelle agrandie. Il appa- raît dans cette figure que la surface d'étanchéité 25 et le siège de soupape sont des surfaces d'un tronc de cône et l'angle au sommet du cône, contenant la surface d'étanchéité , est supérieur à l'angle au sommet de l'enveloppe de la surface conique constituant le siège 26. Il en résulte qu'une arête d'étanchéité 32, à la périphérie extérieure de la par- tie 19 de grand diamètre de l'organe d'obturation 16, vient s'appuyer sur le siège de soupape. Lors du soulèvement de cette arête d'étanchéité par rapport au siège 26, on a une section de passage 33 qui se réalise immédiatement, entre l'arête 31 du siège de soupape 26 et la surfaceenveloppe 34 de la partie 17 de petit diamètre de l'organe d'obturation. La section de passage est alors une surface annulaire qui augmente avec la course de l'organe d'obturation. La figure 3 montre une variante de l'exemple de réalisation de la figure 2 dans laquelle l'arête 31 du siège formant soupape 26 est en même temps l'arête d'étanchéité contre laquelle vient en appui la surface d'étanchéité 25 en position de fermeture de l'organe d'obturation 16, réalisable par un angle au sommet choisi de façon correspondante. Dans un quatrième mode de réalisation selon la figure 4, dans la partie 17' de petit diamètre de l'organe d'obturation, il est prévu un perçage borgne 35 partant de la lO surface frontale 22; un canal d'étranglement 36 relie ce perçage borgne 35 à la surface-enveloppe 34' de la partie 17' de petit diamètre de l'organe d'obturation. L'embouchure de ce canal d'étranglement est directement adjacente à la sur- face d'étanchéité 25 de l'organe d'obturation de sorte, qu'au début de la course de l'organe d'obturation, l'arête de com- mande 31 commence à ouvrir, au niveau du siège de soupape 26, la liaison entre la sortie du canal d'étranglement 36 et la chambre 27. La surface de sortie du canal d'étranglement peut être rectangulaire pour former, avec l'arête de commande 31, une section de sortie associée exactement à la course de l'organe d'obturation. Dans ce mode de réalisation il est avantageux que l'angle au sommet, qui définit la surface d'étanchéité 25, soit supérieur à l'angle au sommet aigu dé- fini par la surface du siège de soupape 26. Cela permet d'associer géométriquement l'arête 31, exactement à la sortie du canal d'étranglement 36 et l'arête d'étanchéité 32 située à l'extérieur assure la fonction d'étanchéité en position de fermeture de l'organe d'obturation. Dans cette réalisation selon la figure 4, la par- tie 17' de petit diamètre cylindrique circulaire est conduite dans un perçage de guidage également de forme cylindrique circulaire. Dans les réalisations des figures 1 à 3, les élé- ments de guidage de la partie 17 de petit diamètre et/ou de la partie 19 de grand diamètre de l'organe de soupape peuvent être prévus pour régler des rapports de débit précis. Il en résulte des conditions de passage constant, reproductibles. Pour de tels moyens de guidage, il y a par exemple des ailet- tes en saillie radialement de l'organe d'obturation et venant s'appliquer contre les parois du perçage. Une soupape de régulation de débit ainsi réalisée garantit la coupure de l'alimentation en carburant de la source basse pression 4 vers la pompe haute pression 5, de manière certaine. Cela est notamment important lorsque la pompe haute pression est appliquée à l'alimentation d'un accumulateur haute pression 7 fournissant le carburant à injec- ter par les injecteurs 10. Une telle soupape de régulation de10 débit peut ainsi couper l'injection de carburant d'un moteur à combustion interne de façon sûre même en cas de nécessité. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Soupape de régulation de débit pour commander des liqui- des à l'aide d'un organe d'obturation (16) réglable par un électroaimant (28), ayant une première partie (17) de petit diamètre et une seconde partie (19) de grand diamètre, et le passage entre ces deux parties forme une surface d'étanchéité (25) coopérant avec un siège de soupape (26) du corps de sou- pape (3), et la partie (17) de petit diamètre est guidée dans une zone de guidage (20) reliée à la sortie (29) tout en fournissant une section de sortie (33) partant du passage (25) et la partie (19) de grand diamètre est prévue du côté d'arrivée (27) dans une partie du corps de vanne, agrandie en largeur libre par rapport à la zone de guidage et l'organe d'obturation (16) est conduit par l'électroaimant (28), con- tre la force d'un ressort de rappel, sur son siège de soupape (26) pour être mis en appui étanche, caractérisée en ce que la soupape de régulation de débit (1) sert à commander l'alimentation en carburant à partir d'une source basse pres- sion (4) vers une pompe haute pression (5) selon les paramè- tres de fonctionnement, dans un système d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne et le siège de soupape est délimité du côté de la plage de guidage (20) par une arête servant d'arête de commande (31) et commande l'ouverture d'une section de sortie croissante à mesure qu'augmente l'éloignement entre la-surface d'étanchéité de l'organe d'obturation (25) et le siège (26) pour une course de l'organe d'obturation (16), avec des sections de passages (33, 36) sur l'organe d'obturation (16). 2 ) Soupape de régulation de débit selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour fournir la section de sortie formée au niveau de la par- tie (17) de petit diamètre, réalisée en diminuant à partir de la surface d'étanchéité (25) et la partie de guidage (20) est en forme de perçage de guidage cylindrique. 3 ) Soupape de régulation de débit selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie (17) de petit diamètre comporte un perçage borgne (35) partant de sa face frontale (22) et qui dérive en un ca- nal d'étranglement (36) transversal débouchant au niveau de la surface-enveloppe (34) de la partie (17) de diamètre plus petit, de façon adjacente à la surface d'étanchéité (25). 4 ) Soupape de régulation de débit selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité (25) et le siège de soupape (26) sont de forme conique. ) Soupape de régulation de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie (19) de plus grand diamètre de l'organe d'obturation (16) a une face frontale de forme sphérique pour venir dans la zone de contact avec l'induit (30) de l'électroaimant (28). 6 ) Soupape de régulation de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que,' le ressort de rappel (23) est un ressort de compression ap- pliqué contre la face frontale (22) de la partie de petit diamètre.