Brevet FR2797310A1 — publié le 20010209

Domaine technique: La présente invention concerne un clapet de régu- lation de pression comportant une chambre de clapet et une arrivée reliée à une source de pression ainsi qu'un organe d'actionnement appliqué par un ressort d'obturation à carac- téristique de ressort réglable contre une surface formant siège, le corps de clapet comportant un orifice d'étran- glement. Etat de la technique: Dans un clapet de régulation de pression connu (DE 196 34 899 Ai), une chambre du clapet comporte une ali- mentation ou arrivée et une chambre de fin de commande reliée à cette chambre par un orifice de clapet. Un organe d'obturation est sollicité par un ressort de fermeture de S15 clapet dont la force est réglable. L'organe d'obturation est pressé par un ressort de clapet contre le siège entourant l'orifice du clapet. Pour compenser l'augmentation de la force développée par le ressort, lors de l'augmentation du débit de refoulement, en aval de l'orifice du clapet, il est prévu une surface d'étranglement. La surface d'étranglement réalise une pression dépendant du débit et s'opposant à la force développée par le ressort d'obturation du clapet et ap- pliquée à l'organe d'obturation, entre celui-ci et la chambre de fin de commande. L'encombrement du dispositif connu est relative- ment important et les surfaces d'étranglement sont relative- ment compliquées. Cela nécessite des procédés de fabrication compliqués, ce qui augmente de manière non négligeable le coût de fabrication. Exposé de l'invention: La présente invention a pour but de développer un clapet de régulation de pression du type ci-dessus, permet- tant une réalisation d'un coût plus avantageux pour un module d'alimentation en carburant, et ayant une caractéristique plate voire négative après le point d'ouverture du clapet de régulation de pression. L'invention se propose également de réaliser l'orifice d'étranglement dans le corps de clapet pour avoir une caractéristique plate ou de pente négative, tenant compte des exigences particulières des clients. A cet effet, l'invention concerne un clapet de régulation de pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement libère selon sa course l'orifice d'étranglement vers une conduite de retour, en fonction de l'état de charge du moteur à combustion interne. Le ressort d'obturation s'appuie d'un côté sur un élément de recouvrement mobile par rapport au corps du clapet et de l'autre côté, il est entouré par l'organe d'obturation ou d'actionnement en forme de pot. L'organe d'actionnement est lui-même logé dans le corps de clapet en forme de gobe- let, en étant mobile par rapport à celui-ci. Pour le réglage variable de la force de ressort agissant sur l'organe d'actionnement, on peut déplacer l'élément de recouvrement par rapport au corps du clapet. Ce- la permet d'augmenter ou de diminuer la précontrainte du res- sort d'obturation. A côté du filetage prévu dans la zone de liaison entre l'élément de recouvrement et le corps du cla- pet, et permettant de relier par une liaison vissée l'élément de recouvrement et le corps du clapet, on peut prévoir tout aussi bien une liaison de type baïonnette, permettant un en- cliquetage dans différentes positions d'encliquetage à la pé- riphérie de l'élément de recouvrement ou du corps de clapet. A côté de la réalisation d'un filetage avec une pente de filetage plus ou moins forte dans la zone de liai- son, on peut également prévoir une liaison à serrage permet- tant des positions relatives quelconques entre le corps du clapet et son organe d'actionnement. De manière avantageuse, l'orifice d'étranglement peut avoir une forme de fente. Cet orifice pourrait également être en forme de perçage dans le corps du clapet. A côté de la réalisation de l'orifice d'étranglement comme fente ou comme perçage, on peut également le réaliser sous la forme de deux ou plusieurs fentes ou perçages juxtaposés. En aval de cet orifice d'étranglement du clapet de régulation de pres- sion, on raccorde la conduite de retour qui fait passer le carburant dans le réservoir. Selon un développement avantageux de l'invention, le corps de clapet entoure l'organe d'actionnement en forme de pot pour arriver à une construction très compacte du cla- pet de régulation de pression. L'invention concerne également un procédé de ré- gulation de pression d'un module d'alimentation en carburant selon lequel un organe d'actionnement effectue une course en fonction de la pression d'alimentation, pour libérer la sec- tion d'un orifice d'étranglement dans la zone de retour du clapet de régulation de pression, de manière variable de telle sorte qu'après le point d'ouverture du clapet de régu- lation de pression, on règle la pente de la caractéristique du clapet de régulation de pression entre une pente nulle et une pente négative, suivant la conception de l'orifice d'étranglement. L'étranglement au niveau de l'orifice d'étran- glement sera d'autant plus faible que le débit à travers le régulateur de pression sera élevé pour le ralenti; l'étranglement réalisé par l'orifice d'étranglement sera d'autant plus fort que le débit sera faible à travers le ré- gulateur de pression, à charge maximale du moteur à combus- tion interne, car seulement une faible quantité de carburant pourra revenir au réservoir en passant par l'orifice d'étranglement. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est une coupe axiale d'un clapet de régulation de pression selon l'invention relié à une source de pression. Exemple de réalisation: Selon la figure, la vue en coupe du clapet de ré- gulation de pression selon l'invention montre un clapet relié à une source de pression non représentée par l'intermédiaire d'une arrivée de carburant 1. Le carburant qui arrive à la pression d'alimentation 3 passe par la conduite d'arrivée 2 dans le clapet de régulation de pression. Le clapet se com- pose d'un corps 4 fermé par un élément de recouvrement 15 mo- bile par rapport au corps. Le corps de clapet 4 en forme de gobelet reçoit un organe d'actionnement 10 par exemple en forme de piston. Le corps de clapet 4 est muni d'un orifice d'étranglement 7 dans la zone de sortie, au-dessus de la sur- face formant siège 5 de l'organe d'actionnement 10. Une con- duite de retour reliée latéralement à l'orifice d'étranglement 7 n'est représentée ici que par la flèche 8. Entre le fond 12 du piston constitué par l'organe d'actionnement 10 et la surface formant siège 5, on a repré- senté une fente 6 remplie par le carburant d'alimentation, arrivant par la conduite d'arrivée 2 et qui est à la pression d'alimentation 3. Le carburant s'écoule le long de la paroi 11 du piston dans la chambre 21 du clapet et en sort par l'orifice 18. Le piston constituant l'organe d'actionnement 10, logé dans le corps de clapet 4 en forme de gobelet, est lui- même réalisé en forme de pot. Au niveau de son côté inté- rieur, la paroi 11 du piston joue le rôle de moyen de guidage du ressort d'obturation 14 dont la courbe caractéristique est une fonction de la pression, c'est-à-dire a la forme F=f(p). Le ressort d'obturation 14 est entouré sur la plus grande partie de son extension par la paroi 11 du piston constituée par l'organe d'actionnement 10, de sorte que le ressort ne peut s'échapper latéralement. Cela réduit le risque de flexion. Le ressort d'obturation 14 s'appuie d'un côté contre le fond de l'organe d'actionnement 10 et de l'autre côté con- tre l'élément de recouvrement 15, en venant dans un siège de ressort 16. L'élément de recouvrement 15 ferme le dessus du corps de clapet 4 et à l'extrémité supérieure du corps de clapet 4, il est monté de manière mobile par rapport à celui- ci au niveau de la zone de liaison 9. L'orifice 18 par exem- ple en forme de perçage est prévu dans l'élément de recouvre- ment 15. Le côté intérieur de l'élément de recouvrement 15 forme le siège de ressort 16. L'élément de recouvrement 15 est réalisé en forme de parapluie et la paroi 17 de cet élé- ment de recouvrement recouvre la périphérie de l'extrémité supérieure du corps de clapet 4. L'élément de recouvrement 15 peut être muni par exemple d'un filetage intérieur coopérant avec un filetage extérieur prévu sur le corps de clapet 4 au niveau de la zone de liaison 9. En tournant l'élément de recouvrement 15, on modifie ainsi la caractéristique du ressort d'obturation 14 pour précontraindre plus ou moins fortement le ressort. Cela influence la course (h) parcourue par l'organe d'actionnement sous l'effet de la pression du carburant 4 appliquée con- tre la surface 12 du piston. On libère ainsi plus ou moins la section de l'orifice d'étranglement 7 en fonction de la course (h). A côté de cette adaptation des filetages inté- rieur/extérieur, on peut également prévoir dans la zone de liaison 9 entre l'élément de recouvrement 15 et le corps de clapet 4, une liaison à baïonnette; à la périphérie de l'élément de recouvrement 15 et du corps de clapet 4, on pré- voit alors plusieurs positions d'encliquetage dans la zone de liaison 9. Suivant la position d'encliquetage choisie entre l'élément de recouvrement 15 et le corps d'obturateur 4, le ressort d'obturation 14 sera plus ou moins précontraint par le réglage variable de la force développée par le ressort. A côté des modes de réalisation esquissés pour la combinaison élément de recouvrement mobile 15/corps de clapet 4, on peut également envisager une liaison par pincement qui se fixe suivant la position choisie entre l'élément de recouvrement 15 et le corps de clapet 4. Le corps de clapet 4 comporte un orifice d'étranglement 7 permettant au carburant sortant de la zone d'évacuation du clapet de régulation de pression de revenir dans le réservoir. L'orifice d'étranglement 7 peut être en forme de fente. A la place d'une fente, on peut également avoir plusieurs fentes juxtaposées; l'orifice d'étranglement se poursuit par une conduite de retour représentée par la flèche 8 vers le réservoir. En plus de la réalisation de l'orifice d'étranglement 7 sous la forme d'orifices en forme de fentes, on peut également prévoir un ou plusieurs perçages dans la paroi latérale du corps de clapet 4, selon le souhait du client. Le fonctionnement de ce clapet de régulation de pression de construction très simple, comprenant seulement un nombre réduit de pièces est le suivant: si par exemple au ralenti du moteur à combustion interne, un débit d'alimentation important de carburant traverse la conduite d'arrivée 2 à la pression d'arrivée 3 dans la chambre 21, la surface de piston 12 de l'organe d'actionnement 10 est soule- vée dans la direction de la double flèche (h). Suivant la présélection de la position de rotation de l'élément de re- couvrement 15 par rapport au corps de clapet 4, réglant la force développée par le ressort d'obturation 14, l'organe d'actionnement 10 se soulève et la paroi 11 du piston libère plus ou moins l'orifice d'étranglement 7. Dans cet état de fonctionnement du moteur à combustion interne, c'est-à-dire au ralenti, l'orifice d'étranglement 7 ne produit qu'un fai- ble effet d'étranglement. En fait, la pression dans le sys- tème est relativement faible et un débit de carburant relativement important traversera l'orifice d'étranglement 7 pour revenir au réservoir à travers la conduite de retour 8. Lorsque le moteur à combustion interne est en pleine charge, un débit de carburant relativement faible ar- rive dans la chambre 21 et l'organe d'actionnement 10 ne sera soulevé que légèrement. Ce soulèvement ne libérera qu'une faible surface de l'orifice d'étranglement 7 produisant ainsi un plus fort effet d'étranglement; il s'établira ainsi une pression élevée dans le système par comparaison à celle du ralenti évoquée. Suivant la conception de l'orifice d'étranglement 7 et selon les exigences des clients, on peut réaliser une caractéristique de pente plate. Suivant l'exigence du client concernant la caractéristique, on peut également réaliser une caractéristique à pente négative. Ce résultat s'obtient par la conception et le dimensionnement de l'orifice d'étranglement 7. Selon le procédé de régulation de pression de l'invention pour un module d'alimentation en carburant, en fonction de l'état de charge respectif du moteur à combustion interne, on peut commander l'organe d'actionnement 10 en fonction de la pression d'alimentation 3 pour libérer une surface de la section de l'orifice d'étranglement 7 dans la zone de sortie du clapet de régulation de pression après le point d'ouverture de celui-ci, pour avoir une caractéristique à pente plate ou même à pente négative. D'autres paramètres pour accorder le comportement de régulation du clapet de ré- gulation de pression selon l'invention peuvent être par exem- ple la longueur de la paroi 11 du piston jusqu'à la butée contre la surface intérieure du siège de ressort 16 ou encore la longueur du ressort d'obturation 14 monté dans le clapet entre le fond du piston constitué par l'organe d'actionnement et le siège de ressort 16. En fonction de la caractéristique de ressort F=f(p), la longueur de la paroi 11 du piston et de la posi- tion de l'élément de recouvrement 15 par rapport au corps de clapet 4, on règle des caractéristiques de ressort les plus différentes en fonction de la demande. La pente de la carac- téristique (pente nulle ou négative) est réglée en fonction du dimensionnement de l'orifice 7 à la demande du client, ce qui se traduit en définitive par une très grande souplesse d'utilisation du clapet de régulation de pression selon l'invention. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Clapet de régulation de pression comportant une chambre de clapet (21) et une arrivée (1) reliée à une source de pression ainsi qu'un organe d'actionnement (10) appliqué par un ressort d'obturation (14) à caractéristique de ressort ré- glable contre une surface formant siège (5), le corps de cla- pet (4) comportant un orifice d'étranglement (7), caractérisé en ce que l'organe d'actionnement (10) libère selon sa course (h), l'orifice d'étranglement (7) vers une conduite de retour (8), en fonction de l'état de charge du moteur à combustion in- terne. 2 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la force développée par le ressort d'obturation (14) est une fonction (F=f(p)) de la pression (p) d'alimentation (3). 3 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le ressort d'obturation (14) est monté entre un élément de recouvrement (15) réglable et l'organe d'actionnement (10) guidé dans le corps (4) du clapet. 4 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que l'élément de recouvrement (15) est mobile par rapport au corps de clapet (4). ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que l'élément de recouvrement (15) et le corps de clapet (4) sont reliés l'un à l'autre dans la zone de liaison (9) par une liaison vissée. 6 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 4, caractérisé par plusieurs positions d'encliquetage pour une liaison à balon- nette dans la zone de liaison (9) entre l'élément de recou- vrement (15) et le corps de clapet (4). 7 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 4, caractérisé par une liaison serrée qui peut se bloquer dans différentes posi- tions, entre l'élément de recouvrement (15) et le corps de clapet (4). 8 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'orifice d'étranglement (7) est un orifice dont la forme est choisie dans le groupe formé par un orifice en forme de fente, un perçage, plusieurs fentes ou perçages juxtaposés. 9 ) Clapet de régulation de pression selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps de clapet (4) entoure l'organe d'actionnement (10) par une forme de pot. ) Procédé de régulation d'un module d'alimentation en car- burant en fonction de l'état de charge d'un moteur à combus- tion interne, caractérisé en ce qu' un organe d'actionnement (10) effectue une course (h) en fonction de la pression d'alimentation (3), pour libérer la section d'un orifice d'étranglement (7) dans la zone de re- tour du clapet de régulation de pression, de manière variable de telle sorte qu'après le point d'ouverture du clapet de ré- gulation de pression, on règle la pente de la caractéristique du clapet de régulation de pression entre une pente nulle et une pente négative, suivant la conception de l'orifice d'étranglement. 11 ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étranglement au niveau de l'orifice d'étranglement (7) est d'autant plus faible que le débit à travers le régulateur de pression est élevé, le moteur à combustion interne fonction- nant au ralenti. 12 ) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étranglement au niveau de l'orifice d'étranglement (7) est d'autant plus fort que le débit à travers le régulateur de pression est faible, le moteur à combustion interne étant à pleine charge.