Brevet FR2764649A1 — publié le 19981218

La présente invention concerne une soupape de do- sage pour l'alimentation en carburant d'une pompe haute pres- sion à partir d'une source basse pression, pour alimenter une chambre à carburant à haute pression d'un système d'injection de carburant pour des moteurs à combustion interne comprenant une soupape réglable en fonction d'une pression de commande contre la force développée par un ressort. Selon le document DE 195 49 108.4 non publié préalablement, on connaît une soupape de dosage comportant un tiroir mobile dans un corps de soupape entre une chambre à ressort de rappel et une chambre de commande contre l'action développée par un ressort de rappel agissant dans le sens de l'ouverture. Ce tiroir, longitudinal, creux, reçoit du carbu- rant d'une pompe basse pression à travers la chambre conte- nant le ressort de rappel. Un point d'étranglement prévu dans le tiroir permet au carburant de passer dans la chambre de commande. Dès que la pression du carburant dans cette chambre dépasse une certaine valeur, le tiroir s'ouvre contre l'action du ressort de rappel et le carburant traverse le ti- roir pour arriver à travers un perçage de sortie ainsi libéré à la pompe à haute pression. L'ouverture de la soupape est assistée par un moteur électromagnétique agissant directement sur le tiroir. Il est en outre connu selon le document EP 0 299 337, une soupape de dosage comprenant un tiroir de pression pour commander la section de passage vers la pompe haute pression. Cette soupape ne permet qu'une commande im- précise et nécessite des dispositifs à levier, compliqués pour son actionnement. Avantages de l'invention: La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients et concerne à cet effet une soupape de dosage du type défini cidessus, caractérisée en ce que la soupape est un tiroir de commande monté lui-même coulissant dans un perçage et délimitant avec une de ses faces frontales, une chambre de commande dans laquelle règne la pression de commande et ayant deux zones de piston incluant entre elles une rainure annu- laire cette rainure annulaire reliant l'alimentation de la source basse pression par une sortie à la chambre haute pres- sion, la liaison vers la sortie étant commandée dans le sens de l'ouverture croissante par une arête de commande formée sur l'une des zones de piston, en fonction du déplacement du tiroir de commande contre le ressort. La soupape de dosage selon l'invention transmet le carburant arrivant d'au moins une pompe basse pression à au moins une pompe haute pression. L'entraînement du tiroir est assuré par le carburant arrivant dans la chambre de com- mande à travers une soupape d'étranglement ou à diaphragme équipant le tiroir. En position de fermeture, une zone de guidage, cylindrique du tiroir est limitée de chaque côté par une rainure annulaire qui ferme un perçage d'alimentation. La zone de guidage est plus large que le diamètre du perçage d'alimentation. Par ailleurs, cette zone recouvre un perçage de sortie jusqu'à un recoupement partiel avec la rainure an- nulaire déchargée dans le retour et qui est située dans la direction d'ouverture du tiroir. Cette soupape de dosage ne nécessite aucun en- traînement extérieur électromagnétique. L'entraînement du ti- roir est assuré exclusivement par le carburant fourni par la pompe basse pression en amont. Dans la soupape, lorsque le tiroir est en position d'ouverture, le carburant traverse la zone du tiroir selon le chemin le plus court, de sorte qu'à son passage à travers la soupape, il est soumis à des pertes de charge réduites au minimum. Lorsque la soupape de dosage est fermée, la conduite d'aspiration raccordée au perçage de sortie de la soupape pour la pompe à haute pression est re- liée au retour du fait du contour du tiroir. La quantité de carburant de fuite arrivant sur le tiroir par la conduite de pression de la pompe basse pression traverse l'intervalle en- tre le tiroir et le perçage qui le guide dans la zone de gui- dage qui ferme en même temps le perçage d'alimentation, par le perçage de sortie pour passer dans le retour. Ainsi, il ne35 peut s'établir aucune pression dans la conduite allant à la pompe haute pression. On coupe ainsi tout débit à haute pres- sion. Selon une réalisation constructive de la soupape de dosage, le tiroir peut être monté dans le corps de soupape par l'intermédiaire d'une chemise de guidage ou sans chemise. La position des deux courbes d'intersection entre le perçage logeant le tiroir et le perçage d'alimentation ainsi que le perçage de sortie en dépend. Une soupape de dosage permet d'alimenter indépen- damment plusieurs pompes à haute pression. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: * pour la commande de la pression de commande, la chambre de commande est reliée en permanence à la source de pression par un organe d'étranglement et peut être reliée par une électrovanne avec la chambre de décharge à travers une ou- verture de charge en fonction des paramètres de fonctionne- ment; * le tiroir de commande peut être coulissé par le ressort jusqu'à une butée et dans cette position il coupe la commu- nication entre la rainure annulaire et la sortie; * le tiroir de commande qui se trouve contre la butée ferme l'alimentation par l'une des zones de piston et par une au- tre arête de commande, la sortie est reliée à une chambre de décharge avec l'une des zones de piston; * le ressort est logé dans une chambre à ressort reliée à la chambre de décharge et la sortie est reliée par l'autre arête de commande à la chambre de décharge par le perçage de tiroir; * l'alimentation est reliée en permanence à la rainure annu- laire; * la source de pression reliée à la chambre de commande est la source basse pression; * en position de fermeture du tiroir, le perçage de sortie mesuré dans la direction longitudinale du tiroir recouvre par zone au moins d'environ 0,5 mm la rainure annulaire; * le tiroir est logé dans une douille de guidage dans laquelle il y a au moins en avant du perçage d'alimentation en avant du perçage de sortie et en avant du perçage de re- tour, chaque fois un perçage transversal. Dessins: Un exemple de réalisation de l'invention est re- présenté dans les dessins annexés et sera décrit ci-après de manière plus détaillée. - la figure 1 montre une soupape de dosage avec des arrivées et sorties sensiblement opposées, - la figure 2 montre une soupape de dosage avec une alimentation et une sortie décalées, selon une construc- tion en cartouche. Description de l'exemple de réalisation: La figure 1 montre un corps de soupape 21 avec un perçage central 22 logeant une chemise de guidage 29. Un ti- roir 50 (tiroir allongé) dans l'alésage 30 de la chemise de guidage 29; un perçage d'alimentation 31, un perçage de sor-15 tie 33, un perçage de commande 32 et un perçage de retour 34 fermé ici par le tiroir de commande en forme de tiroir 50 est caché ici. La chemise de guidage 29 présente par rapport au débouché des perçages 31, 33, 34 dans l'alésage central 22, les perçages transversaux 25, 26, 27. En avant du perçage d'alimentation 31 et du perçage de commande 32, on a un bran- chement d'alimentation commun 41. Le côté de pression de la pompe basse pression alimentant en carburant la soupape de dosage est relié au branchement d'alimentation 31. Le perçage de sortie 33 est relié au côté aspiration d'au moins une pompe haute pression en aval. Le perçage de retour 34 arrive dans le réservoir. Le perçage de commande 32 loge un organe d'étranglement 66. Cet organe est réalisé par exemple sous la forme d'une vis avec une tête cylindrique 68. Dans sa zone filetée, la vis présente un perçage central d'étranglement non représenté ici, qui débouche dans un perçage transversal 67. Le carburant arrive dans le perçage transversal 67 à tra- vers l'intervalle annulaire compris entre la paroi du perçage de commande 32 et le contour extérieur de la tête de vis 68.35 L'intervalle annulaire qui présente un effet de filtre, pos- sède transversalement dans le sens du perçage de commande 32, une largeur d'intervalle inférieure au diamètre du perçage d'étranglement. Le perçage de commande 32 débouche dans la cham- bre de commande 23 que rejoint également un perçage formant un siège 28. Une électrovanne 70 est vissée dans le perçage formant siège 28. L'électrovanne 70 est un distributeur à ti-5 roir à 2/2 voies à commande électromagnétique, débouchant dans le retour à travers un perçage 35. Le distributeur à 2/2 voies 70 présente par exemple une position de fermeture et une position d'ouverture; lorsque le courant est coupé, le ressort de rappel maintient ce distributeur dans la position de fermeture. Le cas échéant, le débit à travers l'électrovanne peut également être commandé proportionnelle- ment à la course du distributeur. A l'autre extrémité du corps de soupape 21, le perçage central 22 et fermé par un couvercle 46 vissé de ma- nière étanche. Le couvercle 46 du corps bloque d'une part la chemise de guidage 29 dans le perçage central 22 et s'appuie d'autre part contre un ressort de rappel 65 du tiroir 50. Le ressort de rappel 65 est entouré par une chambre de commande 24. Le tiroir 50 selon cet exemple de réalisation présente un corps essentiellement cylindrique qui se termine dans la chambre de commande 24 par une tête 59 de plus grand diamètre et contre laquelle s'appuie le ressort de rappel 65. La tête 59 se trouve à l'intérieur du manchon de guidage 2925 dans un perçage de butée 37 dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre intérieur du perçage de tiroir 30 et de la chambre 24 recevant le ressort de rappel, de sorte que la course du tiroir est limitée par la longueur du per- çage de butée 37. Le corps du tiroir 50 comporte entre autres deux zones cylindriques de guidage ou zones de piston 53, 54 qui coulissent de manière étanche dans le perçage 30. Les rainu- res annulaires 60, 61 sont adjacentes des deux côtés à la zone de guidage 53 qui forme des arêtes de commande. Lorsque la soupape de dosage est en position de fermeture, l'une des arêtes de commande de la zone de guidage 53 est passée complètement pardessus la sortie 26 et l'entrée 25, de sorte que la zone de guidage 53 se trouve to- talement devant l'alimentation 25 et la sortie 26. L'alimentation 25 est ainsi complètement fermée alors que la sortie 26 vers la rainure annulaire 60 est de nouveau par- tiellement ouverte par une autre des arêtes de commande de la5 zone de guidage 53. En conséquence, lorsque le tiroir longi- tudinal 50 est en position de fermeture, le perçage de sortie 33 est relié hydrauliquement au perçage de retour 34. La pression du carburant est alors évacuée dans le réservoir. En principe, l'alimentation 25 peut également être située pour être en permanence en liaison avec la rai- nure annulaire 61. Dans ce cas, il est possible, à la place de l'organe d'étranglement 66, de munir la zone de guidage et de piston 54 d'une encoche longitudinale, d'un méplat ou d'un moyen analogue assurant la fonction de zone d'étranglement15 (voir figure 2). Les perçages transversaux 25, 26 de dimensions différentes sont disposés par exemple pour que leur paroi de perçage touche dans le cas idéal, un plan transversal perpen- diculaire à l'axe géométrique du perçage central 22, c'est-à-20 dire qu'il n'y a pas intersection. Ce plan transversal coupe le tiroir longitudinal 50 dans la zone de guidage 53, dans la partie comprise entre le milieu de cette zone de guidage et l'arête de commande orientée vers la rainure annulaire 61. Pour cette disposition du perçage transversal, le carburant qui arrive dans le volume de la rainure annulaire 61, lors du mouvement d'ouverture du tiroir 50, est transféré sans dévia- tion d'écoulement importante dans le perçage de sortie vers la pompe haute pression. Comme le perçage de sortie 66 a un diamètre plus grand que celui du perçage d'alimentation 25,30 la section d'ouverture qui se libère au niveau du perçage de sortie 26 est toujours plus grande que celle du perçage transversal d'alimentation 25. De ce fait, il n'y a alors qu'un étranglement négligeable. Le diamètre du perçage transversal de sortie 26 est choisi suffisamment grand pour que le perçage transversal de sortie 26 dans la position de fermeture du tiroir 50 dé- passe d'environ 0,5 mm, par endroit, l'arête de commande si- tuée entre la zone de guidage 53 et la rainure annulaire 60. En conséquence, le perçage de sortie 33, jusqu'à une course d'ouverture du tiroir 50 de 0,5 mm est relié à la rainure an- nulaire 60 et ainsi au perçage de retour 34. Dans cet exemple de réalisation, on décrit la po- sition précise des perçages transversaux 25, 26 usinés dans la chemise de guidage 29. Dans o pour une autre réalisation pratique (avec ou sans chemise de guidage), à la place des perçages transversaux, au moins un perçage coupe en biais le perçage 30 recevant le tiroir ou rencontre celui-ci de ma- nière inclinée, le plan transversal commun est seulement tan- gent aux courbes de pénétration qui s'établissent à l'intersection entre le perçage de tiroir 30 et les perçages correspondants 25, 26 ou 31, 33 ou des canaux. Dans la figure 1, le tiroir 50 occupe sa position de fermeture. Aucun carburant n'arrive à la pompe haute pres- sion. Lorsque le tiroir 50 est complètement ouvert contre l'action du ressort de rappel, le débit volumique maximum circule entre les perçages d'alimentation et de sortie 31, 32. Ce débit volumique est une fonction de la pression d'alimentation du carburant fourni par la pompe basse pres- sion 1, des sections des perçages 31, 32 ou 25, 26 ainsi que de la section de passage dans la rainure annulaire 61 du ti- roir longitudinal 50. Lorsque l'électrovanne 70 est fermée, la soupape de dosage s'ouvre dès que le carburant passant par l'organe d'étranglement 66 a créé une pression dans la chambre de com- mande 23 qui, multipliée par la surface frontale efficace 51 donne une force supérieure à la force développée par le res- sort de rappel 65. La dureté du ressort peut correspondre à une caractéristique linéaire progressive ou dégressive. La pression du carburant dans la chambre de commande 23 est ré- gulée par l'électrovanne 70. La figure 2 montre une variante en construction en forme de cartouche. Dans ce cas, la chemise de guidage 29 et le couvercle 46 du corps selon la figure 1 sont réunis en une cartouche 47. La cartouche 47 contient le tiroir 50 à l'état monté et terminé, ainsi que le ressort de rappel 65 et une coupelle à ressort 64 vissée avec un joint. On forme ain- si une unité de dosage complète. La cartouche 47 est par exemple appliquée par l'intermédiaire d'un montage pressé, transversalement dans le perçage central 22. De part et d'autre des alimentations et sorties 25, 26 décalées, il y a5 des joints d'étanchéité 48 montés sur la cartouche 47. Pour des remplacements ou des travaux d'entretien, on peut ex- traire la cartouche 47 du corps de soupape 21 par le filetage 49 qui tient la coupelle à ressort 64. La cartouche 47 peut également être préassemblée et réglée de façon peu coûteuse à l'extérieur du corps de soupape. Sa construction modulaire permet de l'utiliser comme unité de dosage dans d'autres soupapes. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Soupape de dosage pour l'alimentation en carburant d'une pompe haute pression à partir d'une source basse pression, pour alimenter une chambre à carburant à haute pression d'un système d'injection de carburant pour des moteurs à combus- tion interne comprenant une soupape (50) réglable en fonction d'une pression de commande contre la force développée par un ressort (65), caractérisée en ce que la soupape est un tiroir de commande (50) monté lui-même cou- lissant dans un perçage (30) et délimitant avec une de ses faces frontales (51), une chambre de commande (23) dans laquelle règne la pression de commande et ayant deux zones de piston (53, 54) incluant entre elles une rainure annulaire (61), cette rainure annulaire (61) reliant l'alimentation (25) de la source basse pression par une sortie (26) à la chambre haute pression, la liaison vers la sortie (26) étant commandée dans le sens de l'ouverture croissante par une arête de commande formée sur l'une (53) des zones de piston, en fonction du déplacement du tiroir de commande (50) contre le ressort (65). 2 ) Soupape de dosage selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour la commande de la pression de commande, la chambre de commande (23) est reliée en permanence à la source de pres- sion par un organe d'étranglement (66) et peut être reliée par une électrovanne (70) avec la chambre de décharge à tra- vers une ouverture de charge (35) en fonction des paramètres de fonctionnement. 3 ) Soupape de dosage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tiroir de commande (50) peut être coulissé par le ressort (65) jusqu'à une butée(37) et dans cette position il coupe la communication entre la rainure annulaire (61) et la sortie (26). 4 ) Soupape de dosage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tiroir de commande (50) qui se trouve contre la butée (37), ferme l'alimentation (25) par l'une des zones de piston (53) et par une autre arête de commande, la sortie (26) est reliée à une chambre de décharge (24, 34, 27) avec l'une des zones de piston (53). ) Soupape de dosage selon la revendication 4, l0 caractérisée en ce que le ressort (65) est logé dans une chambre à ressort (24) re- liée à la chambre de décharge et la sortie (26) est reliée par l'autre arête de commande à la chambre de décharge par le perçage de tiroir (30). 6 ) Soupape de dosage selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que l'alimentation (25) est reliée en permanence à la rainure an- ) nulaire (61). 7 ) Soupape de dosage selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 6, caractérisée en ce que la source de pression reliée à la chambre de commande (23) est la source basse pression. 8 ) Soupape de dosage selon la revendication 4, caractérisée en ce qu' 3() en position de fermeture du tiroir (50), le perçage de sortie (26, 33) mesuré dans la direction longitudinale du tiroir re- couvre par zone au moins d'environ 0,5 mm la rainure annu- laire (60). 9 ) Soupape de dosage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tiroir (50) est logé dans une douille de guidage (29) dans laquelle il y a au moins en avant du perçage d'alimentation il (31), en avant du perçage de sortie (33) et en avant du per- çage de retour (34), chaque fois un perçage transversal (25, 26, 27).