Brevet FR3002004A1 — publié le 20140815

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape de commande de pression d'un réservoir haute pression équipant un moteur à combustion interne, comportant un boîtier de soupape muni d'un perçage logeant un piston de soupape coopérant avec un organe d'obturation de soupape poussé en direction d'un siège de soupape réalisé dans le corps de soupape, le boîtier de soupape et le corps de soupape formant une chambre de décharge reliée à une conduite basse pression par au moins un perçage d'évacuation réalisé dans le boîtier de soupape. Etat de la technique Les soupapes de commande de pression du type défini ci- dessus, sont connues de manière générale. A titre d'exemple, le document DE 10 2004 002 964 A 1 décrit une soupape de commande de pression pour ouvrir et fermer une sortie d'un réservoir haute pression équipant un moteur à combustion interne et comportant un organe d'obturation commandé par un actionneur pour relier le réservoir haute pression à une conduite basse pression. L'actionneur se compose d'un solénoïde (bobine) coopérant avec une plaque d'induit solidaire du pis- ton de soupape coulissant dans un perçage du corps de soupape. Lors- que l'actionneur reçoit suffisamment de courant, la force magnétique développée par le solénoïde, agit sur la plaque d'induit de façon que cette plaque et le piston de valve se déplacent dans une direction par rapport à l'actionneur qui pousse de force l'organe d'obturation dans le siège de valve. Lorsque le courant est coupé, la force du ressort agissant sur la plaque d'induit et/ou le piston de valve, garantit l'ouverture de la vanne de commande de pression, de sorte que le réservoir haute pression est relié à la ligne de commande basse pression. A l'ouverture, le carburant du réservoir haute pression passe en premier lieu dans une chambre de décharge de la vanne de commande de pression et pour être ensuite évacué dans la conduite basse pression à travers les perçages d'évacuation. La décharge de carburant dans la chambre de décharge a pour effet que la pression dans la chambre de décharge augmente en établissant une basse pression statique, en particulier dans une zone opposée à celle du siège de vanne. La stagnation de la pression dépasse régulièrement la pression dans la conduite basse pression, de sorte que la relation pression/débit (p/Q) de la courbe, présente une discontinuité et un changement de pente (hystérésis). But de l'invention La présente invention a pour but de développer une soupape de commande de pression qui est moins sensible à l'hystérésis. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de corn- u) mande de pression du type défini ci-dessus, caractérisée par un nombre d'au moins quatre perçages d'évacuation dans le boîtier de soupape. La soupape de commande de pression selon l'invention a un boîtier de soupape avec un perçage logeant de manière coulissante un piston fonctionnant comme élément d'obturation de soupape en di- 15 rection du siège de soupape dans le corps de soupape. Le boîtier de soupape et le corps de soupape délimitent une chambre de décharge reliée à une conduite basse pression par au moins un perçage d'évacuation dans le corps de soupape. Selon l'invention, un certain nombre de perçages de décharge et au moins quatre perçages de décharge équipent 20 le corps de soupape. L'augmentation du nombre de perçages de dé- charge (par rapport à une vanne de commande de pression, usuelle ayant deux perçages de décharge l'un en face de l'autre) a l'effet d'améliorer les charges de décharge. Il en résulte une diminution de la pression figée dans la chambre de décharge. La diminution de la pression 25 statique dans la chambre de décharge a pour effet que la courbe don- nant le taux pression/écoulement, est moins accentuée dans toute la plage p/Q. L'augmentation du nombre de perçages de décharge ré- duit l'intervalle entre les perçages. Ainsi, la quantité de carburant arri- 30 vant dans la chambre de décharge par le siège de soupape est évacuée directement par les perçages de décharge. En conséquence, moins de carburant liquide sort du siège de soupape dans l'extrémité opposée de la chambre de décharge qui arrive dans la zone dans laquelle la pression statique se produit le plus fréquemment. De façon avantageuse, les perçages de décharge sont dirigés radialement par rapport à l'axe longitudinal de la soupape de commande de pression, de sorte que la soupape de commande de pression, selon l'invention, se loge de manière classique, et elle est munie d'un perçage et d'un élément de réception relié au réservoir haute pres- sion ou formé par le réservoir haute pression. Selon un mode de réalisation préférentiel, les perçages de décharge sont répartis de manière égale dans la direction périphérique. Cette disposition convient pour le carburant non utile, traversant la chambre de décharge. En variante ou en plus, les perçages de décharge peuvent être répartis dans un plan s'étendant radialement par rapport à l'axe longitudinal de la soupape de commande de pression. Ce montage facilite le branchement de perçages supplémentaires sur la ligne basse pression. Le nombre de perçages de décharge dans le boîtier de soupape est de préférence égal à cinq, six, sept, huit. Mais, le nombre de perçages de décharge peut dépasser huit. Toutefois le nombre maximum de perçages de décharge est limité par la compression maximale possible de la pression de la soupape de commande pendant l'assem- blage avec le réservoir à haute pression. Dans le cas d'un nombre paire de perçages de décharge, deux perçages sont de préférence disposés l'un face à l'autre. De manière préférentielle, lorsqu'on augmente le nombre de perçages de décharge, on diminue le diamètre et ainsi la section de passage de chaque perçage. En conséquence, la section totale des per- çages ne change pas ou ne change que très peu. La section réduite de la section de chaque perçage a pour effet que (selon un principe de Bernoulli), la vitesse faible est accélérée, ce qui se traduit par un amortissement complémentaire de la décharge de combustible et diminue ainsi la pression statique dans la chambre de décharge. La limite de réduc- tion du diamètre des perçages de décharge est définie par le procédé de perçage applicable et le fonctionnement de la soupape de commande de pression. Selon un développement préférentiel de l'invention, la section totale de passage des perçages de décharge est inférieure à 25 mm2, de préférence inférieure à 20 mm2 quel que soit le nombre de perçages de décharge. Ainsi, par exemple, si le nombre de perçages est égal à quatre, alors la section de passage respective de chaque perçage ne dépasse pas 5 mm2, ce qui signifie que chaque perçage a un dia- mètre de 2,5 mm à condition que tous les perçages de décharge aient le même diamètre ou la même section de passage. Dans le cas de dix perçages, chaque perçage a de préférence un diamètre 1,77 mm correspondant à la section de perçage de 2,46 mm2 et une section totale de passage de 24,6 mm2. Selon un mode de réalisation préférentiel, les perçages de décharge sont répartis de manière décentrée par rapport à faxe longitudinal de la chambre de décharge ; en particulier, il est proposé de les réaliser dans les zones de la chambre de décharge, à l'opposé du siège de soupape c'est-à-dire la surface où la pression stagnante existe régu- lièrement. De manière avantageuse, la soupape de commande de pression selon l'invention comporte en outre un solénoïde (bobine) installé dans le corps de soupape pour fonctionner avec la soupape de commande de pression en agissant sur une plaque d'induit reliée au piston/soupape. Selon le montage et/ou la direction efficace appliquée au solénoïde, la soupape de commande de pression, proposée, peut être normalement fermée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'une soupape de commande de pression d'un ré- servoir haute pression d'un moteur à combustion interne, représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation préférentiel d'une soupape de commande de pression selon l'in- vention, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie de la partie entourée du cercle II de la figure 1, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation préférentiel d'une soupape de commande de pression selon l'in- vention, et - la figure 4 est une coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation préférentiel d'une soupape de commande de pression selon l'invention. Description détaillée de modes de réalisation La soupape de commande de pression de la figure 1 se compose d'un boîtier de soupape 1 muni d'un perçage 2 suivant son axe longitudinal 10. Le perçage 2 loge un piston de soupape 3, coulissant, agissant sur un organe d'obturation de soupape 4 sous la forme d'une bille. La soupape de commande de pression comporte également un so- lénoïde 12 coopérant avec une plaque d'induit 13 solidaire du piston de soupape 3. Lorsque le solénoïde (ou bobine) 12 est mis en oeuvre, la plaque d'induit 13 et le piston de soupape 3 se déplacent vers le siège de soupape 5 et poussent la bille 4 formant soupape dans le siège 5. Dans ce mode de fonctionnement, la soupape de commande de pression est fermée, ce qui signifie qu'il n'y a pas de liaison entre le réservoir haute pression (non représenté) et la conduite basse pression 8. La soupape de commande de pression s'ouvre lorsque la bobine 12 est neutralisée et si la pression dans le réservoir haute pression (non représenté) a atteint un niveau critique dépassant la force développée par le ressort 14 agissant sur la plaque d'induit 13. Il en résulte que la plaque d'induit 13 et le piston 3 se déplacent dans la direction opposée et s'éloignent du siège de soupape 5 libérant ainsi la bille formant soupape 4. La soupape de commande de pression s'ouvre et le réservoir haute pression (non représenté) communique avec la conduite basse pression 8 par une chambre de décharge 7 et des perçages de décharge 9 reliés à la conduite basse pression 8 par l'intermédiaire d'un organe d'étranglement de sortie 16. L'organe d'étranglement de sortie 16 peut faire partie du réservoir haute pression (non représenté) ou d'un organe de réception relié au réservoir haute pression. La chambre de décharge 7 reçoit la bille formant soupape 4 et elle est définie par le boîtier de soupape 1 et le corps de soupape 6 avec le siège de soupape 5. Le corps de soupape 6 est entouré par une paroi périphérique du boîtier de soupape 1 avec quatre perçages d'évacuation ou de sortie 9 (dont seulement trois sont représentés). Les quatre orifices de sortie 9 débouchent dans la conduite basse pression 8. Les quatre perçages de sortie 9 sont répartis de manière équidistante dans un plan 11 radial par rapport à faxe longitudinal 10 (voir figure 2). Chaque perçage 9 a un diamètre de 2,5 mm, c'est-à-dire une section de passage d'environ 4,9 mm2. Les sections s'additionnent et donnent une section de passage totale d'environ 19,6 mm2. Selon la figure 1, l'élément de ressort 14 agissant sur la plaque d'induit 13 est installée entre le boîtier de soupape 1 et un cou- vercle 15 relié au boîtier de soupape 1. Le mode de réalisation de la figure 3 (montrant uniquement le boîtier de soupape 1), diffère du mode de réalisation des figures 1 et 2 en ce que le plan 11 est plus proche de l'extrémité supérieure de la chambre de décharge 7. Ce montage améliore la circulation du car- burant à travers la chambre de décharge 7 et s'oppose au développe- ment d'une pression statique dans cette zone de la chambre de décharge 7. La variante de réalisation de la figure 4 (montrant elle aussi uniquement le boîtier de soupape 1) diffère du mode de réalisation de la figure 3 par l'augmentation du nombre de perçages de décharge 9 jusqu'à un total de neuf perçages 9 (quatre perçages apparaissent). En augmentant le nombre de perçages 9, on réduit d'autant la section de passage de chaque perçage 9. Les perçages 9 présentés à la figure 4, ont un diamètre de 1,77 mm, c'est-à-dire une section de passage d'environ 2,46 mm2. Cela donne une section totale de passage d'environ 19,7mm2. La section totale de passage du mode de réalisation de la figure 3 est égale à la section totale de passage du mode de réalisation de la figure 4. Toutefois, comme la vitesse de circulation à travers un perçage 9 augmente lorsque son diamètre diminue (principe de Bernoulli), la pres- sion statique qui s'établit dans la chambre de décharge 7 de la soupape de commande de pression représentée à la figure 4, est moindre que la pression statique s'établissant dans la chambre de décharge 7 de la soupape de commande de pression selon la figure 3. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés ci-dessus dans les figures. D'autres modifications sont envi- sageables et concernent par exemple le nombre, la forme et/ou la disposition des perçages de décharge 9.5 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 boîtier de soupape 2 perçage longitudinal 3 piston de soupape 4 organe d'obturation/bille de soupape 5 siège de soupape 6 corps de soupape 7 chambre de décharge 8 conduite basse pression 9 perçage de décharge 10 axe longitudinal 12 solénoïde/bobine 13 plaque d'induit 14 ressort 16 organe d'étranglement de sortie20 REVENDICATIONS1°) Soupape de commande de pression d'un réservoir haute pression équipant un moteur à combustion interne comportant un boîtier de soupape (1) muni d'un perçage (2) logeant un piston de soupape (3) coopérant avec un organe d'obturation de soupape (4) poussé en direc- tion d'un siège de soupape (5) réalisé dans le corps de soupape (6), - le boîtier de soupape (1) et le corps de soupape (6) formant une chambre de décharge (7) reliée à une conduite basse pression (8) par au moins un perçage d'évacuation (9) réalisé dans le boîtier de sou- pape (1), soupape caractérisée par un nombre d'au moins quatre perçages d'évacuation (9) dans le boîtier de soupape (1). 2°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages d'évacuation (9) sont dirigés radialement par rapport à faxe longitudinal (10) de la soupape de commande de pression. 3°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages de décharge (9) sont répartis de manière égale dans la direction périphérique et/ou sont répartis dans un plan (11) s'étendant radialement par rapport à l'axe longitudinal (10) de la soupape de com- mande de pression. 4°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre de perçages de décharge (9) dans le boîtier de soupape (1) est égal à cinq, six, sept ou huit. 5°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce queM 10 la section totale de passage des perçages d'évacuation (9) est inférieure à 25 mm2, de préférence inférieure à 20 mm2, quel que soit le nombre de perçages d'évacuation (9). 6°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que tous les perçages de décharge (9) ont le même diamètre ou la même section de passage. 7°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages de décharges (9) sont répartis de manière décentrée par rapport à l'extension axiale de la chambre de décharge (7), en particulier dans une zone de la chambre de décharge (7) située à l'opposé du siège de soupape (5). 8°) Soupape de commande de pression selon la revendication 1, caractérisée par un solénoïde (12) logé dans le boîtier de soupape (1) pour actionner la soupape de commande de pression et agir sur une plaque de soupape (13) reliée au piston de soupape (3).