Brevet FR2814201A1 — publié le 20020322

Etat de la technique La présente invention concerne une soupape de commande de liquides avec une dérivation centrale de fuites L'invention concerne notamment un injecteur d'un système d'injection dit à rampe commune, commandé en pression. De tels injecteurs comportent en général une soupape ou distributeur à tiroir à 3/2 voies comme soupape de dosage de la quantité de carburant à injecter, ainsi qu'une électrovanne pour commander la soupape de dosage. Pendant le fonctionnement de l'injection, on rencontre des fuites à la fois au niveau de la soupape de dosage et de l'électrovanne. Or, ces fuites doivent être évacuées. Comme en fonctionnement, la sou- pape de dosage et l'électrovanne travaillent à des niveaux de pression dif- férents, il faut prévoir une conduite de fuites distincte pour chaque soupape. La soupape de dosage est à un niveau de pression plus élevé que i5 l'électrovanne. Les deux conduites de fuites, distinctes ne peuvent pas simplement être réunies, car du fait du niveau de pression plus élevé de la soupape de dosage, par comparaison à celui de l'électrovanne, on endom- magerait ou détériorait l'électrovanne ou créerait une réaction de cou- plage. Avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients et concerne à cet effet une soupape du type défini ci-dessus, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend une soupape de dosage pour doser une quantité de carburant à injecter, une soupape de commande pour com- mander la soupape de dosage et une soupape de retenue de pression avec un siège de soupape, un élément de soupape et un élément à ressort, la soupape de retenue de pression étant réalisée pour générer une pression d'attente pour la soupape de dosage, pour évacuer une quantité de fin de commande et/ou une première quantité de liquide de fuite de la soupape de dosage, et pour évacuer une seconde quantité de fuite de la soupape de commande, à un niveau de pression plus faible que la première quantité de liquide de fin de commande/fuite. La soupape de commande de liquides, selon l'invention pré- sente l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de n'avoir qu'un bran- chement de fuites commun pour la soupape de dosage et la soupape de commande. Il est prévu une soupape de retenue de pression comportant un siège de soupape, un élément de soupape et un élément de ressort. La soupape de retenue de pression sert d'une part à créer une pression d'attente pour la soupape de dosage et d'autre part à évacuer la quantité de liquide de fin de commande et/ou une première quantité de liquide de fuite de la soupape de dosage. La soupape de retenue de pression sert en outre à évacuer une seconde quantité de fuite de la soupape de com- mande. La seconde quantité de liquide de fuite est à un niveau de pression plus faible que la première quantité de liquide de fuite ou quantité de fin de commande. La soupape de retenue de pression selon l'invention permet ainsi de recevoir la seconde quantité de liquide de fuite qui est à un niveau de pression différent et de conduire cette quantité de fuite à un branchement de fuites commun. On réduit ainsi notamment le coût de fabrication d'une conduite de fuites supplémentaire et le montage et le traitement de la soupape selon l'invention sont considérablement simpli- fiés. Pour arriver à un effet d'étranglement déterminé, la sou- pape de retenue de pression comporte de préférence un dispositif d'étranglement distinct. Cela permet de déterminer l'effet d'étranglement qui par ailleurs dépend du degré d'ouverture de l'élément de soupape de la soupape de retenue de pression, et d'atteindre des états de pression dé- terminés. Il est particulièrement avantageux que le dispositif d'étranglement soit installé dans le siège de soupape devant l'élément de soupape. La soupape de retenue de pression comporte de préférence un élément de retenue pour retenir et guider l'élément de soupape au ni- veau du siège de soupape. Cela permet de garantir la tenue d'élément de soupape et de guider cet élément. De manière préférentielle, l'élément de retenue comporte un perçage de sortie central. Ce perçage de sortie évacue les quantités de fuite provenant de la soupape de dosage et de la soupape de commande. L'élément de retenue présente de préférence une zone de forme cylindrique dans laquelle est réalisée le perçage de sortie central et qui sert à guider l'élément à ressort. L'élément à ressort est de préférence un ressort hélicoïdal cylindrique qui s'appuie contre la zone cylindrique de l'élément de retenue qui le guide ainsi très bien. De manière préférentielle, une arrivée de la seconde quan- tité de liquide de fuite de la soupape de commande est prévue au niveau de l'élément de retenue. Cela garantit que la zone de forme cylindrique de l'élément de retenue qui reçoit l'élément à ressort est toujours entourée de liquide, protégeant l'élément de ressort contre les pulsations de pression agissant sur la soupape de retenue de pression, car le liquide autour de l'élément à ressort amortit les pulsations. On évite ainsi une usure pré- maturée de l'élément à ressort. Pour avoir une liaison simple entre l'arrivée de la seconde quantité de liquide de fuite de la soupape de commande et le perçage de sortie central, l'élément de retenue comporte de préférence un ou plusieurs perçages traversants. Pour éviter que l'élément de soupape s'éloigne trop loin de son siège, et que la soupape de retenue de pression ne se referme plus ou que l'élément de soupape soit séparé de l'élément de retenue, il est prévu de préférence une limitation de course sur l'élément de retenue pour limi- ter la course de celui-ci. Selon une réalisation préférentielle de la présente invention, la soupape de retenue de pression comporte une rondelle de guidage pour assurer un guidage supplémentaire de l'élément de retenue et définir une précontrainte de l'élément à ressort. De manière préférentielle, la soupape de retenue de pres- sion est un ensemble préassemblé. Cela permet à la soupape de retenue de pression, d'être vérifiée dans son fonctionnement avant son montage dans la soupape pour commander le liquide. De plus, cette construction modulaire permet un rempla- cement rapide de la soupape de retenue de pression, par exemple en cas d'incident de fonctionnement. Cela permet également de manière simple, selon le souhait du client, de prévoir des possibilités de branchement spé- cifiques sur la soupape de retenue de pression. Comme branchement de la conduite de fuites, on peut par exemple prévoir un filetage ou un moyen de liaison rapide. Pour une liaison simple de la conduite de fuites de la soupape de commande, la périphérie extérieure de la soupape de retenue de pression réalisée comme un ensemble constructif comporte une rainure annulaire. Cette rainure annulaire est reliée de son côté par un perçage transversal à la soupape de retenue de pression proprement dite. On remarque en outre que la soupape de commande est réalisée de préférence comme une électrovanne et la soupape de dosage de préférence sous la forme d'une soupape ou distributeur à tiroir à 3/2 voies. Selon l'invention, on a ainsi une soupape de retenue de pression notamment pour un injecteur d'un système de rampe commune qui est en mesure de réunir deux courants de fuite de niveaux de pression différents, ce qui réduit à un seul branchement de fuite sur l'injecteur. La soupape de retenue de pression peut être intégrée complètement dans l'injecteur ou encore être réalisée comme un ensemble. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de différents exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une soupape de retenue de pression réalisée sous la forme d'un ensemble correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail partielle de la soupape de retenue de pression de la figure 1 à l'état monté, - la figure 3 est une vue en coupe partielle d'une soupape de retenue de pression correspond à un second exemple de réalisation de l'invention à l'état monté, - la figure 4 est une vue en coupe partielle d'une soupape de retenue de pression correspondant à un troisième exemple de réalisation de l'invention, à l'état monté. Description des exemples de réalisation Les figures 1 et 2 montrent une soupape pour commander des liquides avec une soupape de retenue 2 selon la présente invention. Selon la figure 1, la soupape de retenue de pression 2 est réalisée sous la forme d'un ensemble compact comportant un ajutage de raccordement 3 avec un dispositif de branchement 4. Selon la figure 2, le dispositif de branchement 4 est un dispositif de branchement rapide pour le branchement rapide d'une conduite commune pour l'évacuation du li- quide de fuite, dans la direction de la flèche A. L'ajutage de branchement 3 comporte un perçage central 5 recevant les différentes parties de la sou- pape de retenue de pression 2. Selon la figure 1, la soupape de retenue de pression 2 com- porte un siège de soupape 6, une bille formant organe d'obturation 7, un élément de retenue 8, un ressort hélicoïdal cylindrique 19 et une rondelle de guidage 18. La rondelle de guidage 18 est logée dans le perçage 5 de l'ajutage 3 par exemple par un siège pressé et sert de siège à ressort pour le ressort hélicoïdal 19. Selon la figure 1, l'élément de retenue 8 comprend un seg- ment de retenue 27 pour la bille de soupape 7, un premier segment de guidage 9, un second segment de guidage 10 ainsi qu'une zone cylindrique 11. La zone cylindrique 11 se trouve entre le premier segment de guidage 9 et le second segment de guidage 10. Deux perçages traversants 14 sont réalisés dans la zone cylindrique 11. De plus, il y a deux perçages de liai- son 13 à proximité de la zone de retenue 27 de l'élément de retenue 8. Le second segment de guidage 10 se trouve avec la périphérie intérieure avec la rondelle de guidage 18 en contact avec le premier segment de guidage 9 dans le perçage de réception 5 (voir figure 1). De ce fait, l'élément de rete- nue 8 est guidé en deux points, ce qui permet un positionnement précis et fiable de la bille 7 placée libre. Pour éviter que la bille 7 formant organe d'obturation ne se soulève trop loin de son siège et s'éloigne de l'élément de retenue 8, ce dernier comporte une butée 23 pour limiter sa course. Comme la butée 23 vient en contact avec la rondelle de guidage 18, cela limite la course de l'élément de retenue 8. Il est à remarquer que par le choix de l'épaisseur axiale de la rondelle de guidage 18, on peut régler à la fois la course de l'élément de retenue 8 et la précontrainte de l'élément de ressort 19. Comme cela apparaît notamment à la figure 2, on fournit ainsi la fuite de la soupape de dosage (non représentée) pour doser la quantité de carburant à injecter et/ou la quantité de fin de commande de la soupape de dosage par la conduite 21 à la soupape de retenue de pres- sion 2. Ainsi, la soupape de retenue de pression 2 assure une pression constante au niveau de la soupape de dosage. La fuite ou la quantité cor- respondant à la fin de commande de la soupape de dosage sera comme le montre la figure 2, fournie dans la direction de la flèche B, par la conduite 21 à la soupape de retenue de pression 2. La soupape de retenue de pres- sion 2 s'ouvre contre la force du ressort 19 permettant d'évacuer la fuite. Comme cela apparaît notamment à la figure 1, en amont de la bille 7, il est prévu une installation d'étranglement 17 pour étrangler la pression souhaitée dans la conduite 21. L'installation d'étranglement 17 est formée dans le siège de soupape 6. La fuite de la soupape de dosage est transmise par les deux perçages de liaison 13 au perçage d'évacuation central 12 et de là la fuite est évacuée dans la direction de la flèche A. Une fuite de la soupape de commande (non représentée) pour commander la soupape de dosage est transmise comme le montre la figure 2, par une conduite de fuites 20 dans la direction de la flèche C vers la soupape de retenue de pression 2. Dans l'ajutage de branchement 3, il est prévu une rainure annulaire périphérique 16 munie de perçages de raccordement 15 de façon que la conduite de fuites 20 communique avec le perçage de réception 5. Par des perçages traversants 14 réalisés dans la zone cylindrique 11 de l'élément de retenue 8, on évacue les fuites de la soupape de commande pour les faire passer également par le perçage d'évacuation 12 central dans la direction de la flèche A. Comme pendant le fonctionnement de la soupape 1, il y a souvent des pulsations de pression agissant sur la soupape de retenue de pression 2, on risque d'endommager le ressort hélicoïdal 19. Pour éviter cela, la quantité de fin de commande de la soupape de dosage est évacuée par le perçage central 12. On a également une fuite pour éviter que ne s'établisse une contre-pression dans la chambre à ressort du premier segment de guidage 9, entre l'élément de fixation 8 et le perçage de récep- tion 5, de sorte qu'ainsi du liquide de fuite arrive également au niveau du ressort hélicoïdal 19. On assure ainsi l'amortissement des à-coups sur la soupape de retenue de pression 2 par le liquide qui entoure le ressort héli- coidal 19. De plus, le ressort hélicoïdal 19 est guidé de manière relative- ment étroite dans la zone cylindrique 1 1 de l'élément de retenue 8, si bien que le ressort hélicoïdal 19 ne peut ni se décaler, ni se déformer. On ré- duit ainsi d'autant le risque d'endommagement du ressort hélicoïdal 19. La soupape de retenue de pression 2 réalisée comme en- semble constructif, selon le premier exemple de réalisation de la figure 2, est vissée dans un filetage 22 de la soupape 1. Pour éviter une fuite de li- quide vers l'extérieur, il est prévu un joint d'étanchéité 24 entre l'ajutage de raccordement 3 de la soupape de retenue 2 et la soupape 1. On peut envisager ici une réalisation sous la forme d'une liaison rapide. Ainsi, il est prévu une conduite ou un branchement 4 commun pour les fuites de la soupape de dosage et de la soupape de commande pour compenser les niveaux de pression différents des fuites par la soupape de retenue de pression 2. Dans la conduite de sortie com- mune, il y aura une pression correspondant essentiellement à la pression dans la conduite 20 de la soupape de commande ou une pression moin- dre. La figure 3 montre une soupape 1 pour commander des li- quides avec une soupape de retenue de pression 2 selon l'invention cor- respondant à un second exemple de réalisation. Les mêmes parties portent les mêmes références que dans le premier exemple de réalisation. Comme le second exemple de réalisation correspond pour l'essentiel au premier, seules les différences seront décrites ci-après. Contrairement au premier exemple de réalisation, le second exemple comporte un dispositif de raccordement 4 de l'ajutage de raccor- dement 3 réalisé sous la forme d'un filetage. Cela signifie que le tuyau que l'on réunit à l'ajutage 3 sera fixé à l'aide du filetage 4 de l'ajutage 3. Pour le reste, le second exemple de réalisation correspond au premier, si bien qu'il n'est pas nécessaire de le détailler ci-après. La figure 4 montre une soupape 1 pour commander les li- quides comprenant une soupape de retenue de pression 2 correspondant à un troisième exemple de réalisation de l'invention. Les mêmes éléments que dans le premier exemple de réalisation portent les mêmes références. Comme le troisième exemple de r\351alisation correspond pour l'essentiel aux exemples de r\351alisation d\351crits ci-dessus, seules les diff\351rences seront d\351taill\351es ci-apr\350s. Contrairement aux deux premiers exemples de r\351alisation, i5 la soupape de retenue de pression du troisi\350me exemple de r\351alisation n'est pas un ensemble mais elle est form\351e de l'assemblage de diff\351rentes parties directement dans la soupape 1. Selon la figure 4, la conduite de fuites 21 de la soupape de dosage n'arrive pas en position centrale dans la soupape de retenue de pression 2. L'organe d'\351tranglement 17 est r\351alis\351 20 comme dans les deux premiers exemples de r\351alisation, en amont de la bille 7 dans le si\350ge de soupape 6. Les d\351tails de la soupape de retenue de pression 2 correspondent aux d\351tails de l'exemple de r\351alisation d\351crit ci- dessus. Le liquide de fuite de la soupape de commande est transmis 25 par des conduites (non repr\351sent\351es) et le per\347age traversant 14, au per\347age d'\351vacuation 12 central de la soupape de retenue de pression 2. Le per\347age de sortie 12 central est reli\351 par les conduites de sortie 26 \340 l'ajutage 25 r\351alis\351 sur la soupape 1 pour le branchement de conduites (voir figure 4). Ainsi pour les fuites de la soupape de dosage et de la sou- 30 pape de commande, il est pr\351vu une conduite d'\351vacuation de fuites 26 commune. Pour le reste la soupape 1 avec la soupape de retenue de pres- sion 2 selon le troisi\350me exemple de r\351alisation correspond aux exemples de r\351alisation d\351crits ci-dessus, de sorte que la description ne sera pas d\351taill\351e. 35 Ainsi, la pr\351sente invention concerne une soupape pour commander des liquides, ayant une soupape de dosage et une soupape de commande pour commander la soupape de dosage. Il est \351galement pr\351vu une soupape de retenue de pression 2 effectuant plusieurs fonctions. 2814201 8 D'une part, la soupape de retenue de pression 2 \351tablit une pression d'attente de la soupape de dosage et \351vacue les fuites de la soupape de dosage. La soupape de retenue de pression 2 \351vacue \351galement une fuite de la soupape de commande. La pression du liquide de fuite de la soupape 5 de commande est beaucoup plus petite que la pression du liquide de fuite de la soupape de dosage. La soupape de retenue de pression 2 selon l'invention est r\351alis\351e pour r\351unir des liquides de fuite ayant des niveaux de pression diff\351rents et d'\351vacuer l'ensemble par une conduite de fuites commune. 10 La description ci-dessus des exemples de r\351alisation selon l'invention ne correspond qu'\340 une explication et ne limite nullement l'invention. Dans le cadre de l'invention, on peut envisager diff\351rentes mo- difications et variantes sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1\260) Soupape de commande de liquides caract\351ris\351e en ce qu' elle comprend une soupape de dosage pour doser une quantit\351 de carbu- 5 rant \340 injecter, une soupape de commande pour commander la soupape de dosage et une soupape de retenue de pression (2) avec un si\350ge de sou- pape (6), un \351l\351ment de soupape (7) et un \351l\351ment \340 ressort (19), la sou- pape de retenue de pression (2) \351tant r\351alis\351e pour g\351n\351rer une pression d'attente pour la soupape de dosage, pour \351vacuer une quantit\351 de fin de 10 commande et/ou une premi\350re quantit\351 de liquide de fuite de la soupape de dosage, et pour \351vacuer une seconde quantit\351 de fuite de la soupape de commande, \340 un niveau de pression plus faible que la premi\350re quantit\351 de liquide de fin de commande/fuite. 15 2\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 1, caract\351ris\351e en ce que la soupape de retenue de pression (2) comporte en outre un dispositif d'\351tranglement (17). 20 3\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 1, caract\351ris\351e en ce que la soupape de retenue de pression (2) comporte un \351l\351ment de retenue (8) pour retenir et guider l'\351l\351ment de soupape (7) sur son si\350ge (6). 25 4\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 3, caract\351ris\351e en ce que l'\351l\351ment de retenue (8) comporte un per\347age d'\351vacuation central (12). 5\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 3, 30 caract\351ris\351e en ce que l'\351l\351ment de retenue (8) comporte une zone de forme cylindrique (11) pour guider un \351l\351ment de ressort (19) constitu\351 par un ressort h\351lico\357dal cy- lindrique. 35 6\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 3, caract\351ris\351e en ce qu' une arriv\351e (20) de la seconde quantit\351 de liquide de fuite de la soupape de commande d\351bouche dans la zone de l'\351l\351ment de retenue (8). 2814201 10 7\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 4, caract\351ris\351e en ce que l'\351l\351ment de retenue (8) est muni d'un per\347age traversant (14) pour r\351ali- ser la communication entre la seconde quantit\351 de liquide de fuite et le 5 per\347age d'\351vacuation central (12). 8\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 3, caract\351ris\351e en ce que l'\351l\351ment de retenue (8) comporte une but\351e (23) pour limiter la course de 10 l'\351l\351ment de retenue (8). 9\260) Soupape de commande de liquides selon la revendication 8, caract\351ris\351e en ce que la soupape de retenue de pression (2) comporte une rondelle de guidage 15 (18) pour guider l'\351l\351ment de retenue (8) et pour d\351terminer la pr\351con- trainte du ressort h\351lico\357dal (19). 10\260) Soupape selon la revendication 1, caract\351ris\351e en ce que 20 la soupape de retenue de pression (2) est un ensemble pr\351assembl\351. 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