Brevet FR3035168A1 — publié le 20161021

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape de régu- lation de pression pour régler la pression d'un milieu dans un accumulateur comportant un goujon d'induit coulissant axialement dans un guide dans le corps de soupape et ayant un élément d'obturation de soupape, en agissant en direction du siège de soupape, l'élément d'obturation de soupape coopérant avec le siège de soupape pour commander la liaison entre un canal d'entrée relié à l'accumulateur et à un canal de sortie. Etat de la technique On connait une telle soupape de régulation de pression selon le document DE 10 2013 200 634 A 1. Cette soupape de régulation de pression sert à réguler la pression dans un accumulateur haute pression de carburant équipant un moteur à combustion interne ; il comporte un corps de soupape muni d'un guide pour un goujon d'induit. Le goujon d'induit comporte un élément d'obturation de soupape coopérant avec un siège de soupape d'un corps formant siège de soupape relié au corps de soupape. L'élément d'obturation de soupape ouvre et ferme la communication fluidique entre un canal d'entrée réali- sé dans le corps de siège de soupape et un canal de sortie usiné dans le corps de soupape. La soupape de régulation de pression est actionnée par un électroaimant commandé par une installation de commande. Le document DE 699 16 720 T2 décrit un système d'injection de carburant comportant une pompe haute pression de car- burant qui fournit le carburant à l'accumulateur haute pression par une conduite haute pression. La conduite haute pression intègre un amortisseur haute pression. Le document DE 10 2010 052 390 A 1 décrit un système hydraulique d'un embrayage de véhicule automobile. Ce système hy- draulique comporte une installation d'amortissement intégrée dans une conduite hydraulique. L'installation d'amortissement est sous la forme d'un résonateur de Helmholtz. 3035168 2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer une sou- pape de régulation de pression réduisant les émissions de bruits déclenchées par son fonctionnement soient améliorées. 5 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de régulation de pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'elle comporte une chambre d'amortissement coopérant avec le canal de sortie. 10 Ce développement selon l'invention repose sur l'idée qu'il est avantageux pour un système comportant une soupape de régulation de pression et un accumulateur, que le milieu fourni à partir de l'accumulateur par le régulateur de pression ne soit pas détendu à la pression ambiante, mais à une pression préalable de transfert qui est 15 par exemple de 4 à 6 bars. Cette pression de transfert préalable règne dans le système basse pression qui fournit le milieu à une pompe haute pression et celle-ci transfère le milieu dans l'accumulateur à une pression allant jusqu'à 3000 bars. Grâce à ce développement, le milieu sera réchauffé plus rapidement au démarrage à froid du système. Cette 20 pression préalable de transfert appliquée à la soupape de régulation de pression et qui s'oppose à la pression antagoniste appliquée à la soupape de régulation de pression, fait émettre par la soupape de régulation de pression, à certains points de fonctionnement, un sifflement à hautes fréquences qui sont, de façon caractéristique, comprises entre 4 25 et 8 kHz. Or, ce sifflement est gênant. En principe, cet inconvénient de l'émission d'un sifflement par un système hydraulique est connu, mais les solutions connues pour éliminer ce bruit consistent globalement à utiliser des composants distincts qu'il faut installer dans le système. De plus, l'intégration de la chambre d'amortissement dans la soupape de 30 régulation de pression a l'avantage de ne pas nécessiter de composant particulier qui serait coûteux et en plus encombrant. En outre, ce développement a l'avantage que l'intégration de la chambre d'amortissement de la soupape de régulation de pression élimine le bruit gênant directement à l'endroit où il est généré. 3035168 3 Selon un développement de l'invention, la chambre d'amortissement est prévue dans le corps de soupape, ce qui a l'avantage d'utiliser un composant existant pour l'associer à la chambre d'amortissement. 5 Selon un autre développement de l'invention, la chambre d'amortissement est un perçage réalisé dans le corps de soupape et qui est de préférence parallèle au guidage. Ce développement a l'avantage de pouvoir réaliser la chambre d'amortissement, simplement au cours de la fabrication ou de l'usinage du corps de soupape. Cette réalisation 10 peut se faire par exemple en même temps que la réalisation du guidage. Dans le cadre de l'invention, il est également possible d'usiner plusieurs tels perçages pour la chambre d'amortissement dans le corps de soupape. Selon un autre développement de l'invention, le perçage 15 est un perçage borgne qui se réalise sans difficulté et a l'avantage de ne pas nécessiter de travail supplémentaire pour obtenir la chambre d'amortissement. Selon une variante de l'invention, le perçage est un per- çage traversant dont une extrémité est munie d'un bouchon. Cette réa- 20 lisation est simple et le bouchon est par exemple un bouchon sphérique placé dans le perçage. Ce développement a en outre l'avantage de pouvoir réaliser le perçage traversant avec un décrochement en usinant en partie les perçages dans le corps de soupape en partant des deux côtés, et en décalant les perçages. Ces perçages peuvent être sous forme de 25 perçages étagés, ce qui répond notamment à une disposition particu- lière du perçage traversant dans le corps de soupape. Selon l'invention, la chambre d'amortissement est reliée de manière adjacente au siège de soupape avec le canal d'évacuation. Cette réalisation a l'avantage que l'accès à la chambre d'amortissement 30 est très proche de l'endroit où est généré le sifflement à éliminer. Selon un autre développement de l'invention, le perçage est un perçage étagé, qui a l'avantage de répondre aux exigences particulières concernant la place disponible pour loger la chambre d'amortissement. 3035168 4 Selon un autre développement de l'invention, la chambre d'amortissement est un résonateur de Helmholtz ou un résonateur « quart d'onde (X/4) ». Le résonateur de Helmholtz a une entrée de diamètre inférieur à celui de la chambre d'amortissement proprement dite. 5 Cette réalisation se fait sans difficulté par un perçage étagé. Selon un autre développement de l'invention, la chambre d'amortissement comporte un absorbeur. L'absorbeur est par exemple un absorbeur mécano-hydraulique comportant un piston logé dans le perçage et qui se déplace contre la force développée par le ressort ab- 10 sorbeur pour le milieu arrivant dans la chambre d'amortissement. Selon un autre développement de l'invention, la chambre d'amortissement est une chambre annulaire. Cette forme de réalisation a l'avantage de ne générer qu'un très faible encombrement supplémentaire et le volume annulaire est relié à la chambre basse pression, seu- 15 lement par un canal de sortie. Selon un autre développement de l'invention, la soupape de régulation de pression est prévue sur un accumulateur haute pression d'un système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne et le milieu est du carburant. Bien que l'objet de l'invention 20 puisse en principe s'appliquer à n'importe quelle soupape de régulation de pression pour réguler la pression d'un milieu quelconque, l'application préférentielle concerne un système d'injection de carburant. Dans un tel système d'injection de carburant les bruits de sifflement qui peuvent se produire sont perçus d'une manière 25 particulièrement désagréable car ils génèrent un bruit d'émission plus important du moteur à combustion interne. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'une soupape 30 de régulation de pression pour réguler la pression d'un milieu contenu dans un accumulateur, représentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre 35 d'amortissement, 3035168 5 la figure 2 est une coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, la figure 3 est une coupe longitudinale d'un troisième mode de réali- 5 sation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, la figure 4 est une coupe longitudinale d'un quatrième mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, 10 la figure 5 est une coupe longitudinale d'un cinquième mode de réali- sation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, la figure 6 est une coupe longitudinale d'un sixième mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre 15 d'amortissement, la figure 7 est une coupe longitudinale d'un septième mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, la figure 8 est une coupe longitudinale d'un huitième mode de réali- 20 sation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, la figure 9 est une coupe longitudinale d'un neuvième mode de réalisation d'une soupape de régulation de pression avec une chambre d'amortissement, 25 la figure 10 est une section de la soupape de régulation de la figure 9 faite selon le plan de coupe A-A. Description de modes de réalisation La figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape de régulation de pression 1 installée sur un accumulateur haute pression 30 24 (voir figure 9) constituant un accumulateur d'un système d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne. Le volume intérieur 26 de l'accumulateur haute pression 1 contient du carburant sous une pression allant jusqu'à 3000 bars, qui sera prélevée par des injecteurs reliés à l'accumulateur haute pression 24 pour être injectée dans 35 les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne. Le car- 3035168 6 burant est transféré dans le volume 26 de l'accumulateur haute pression 24 par une pompe haute pression ; la soupape de régulation de pression 1 règle la pression dans l'accumulateur haute pression 24 à un niveau constant prédéfini. Pour cela, la soupape de régulation de 5 pression 1 comporte un canal d'entrée 27 débouchant dans le volume 26 de l'accumulateur haute pression 24. La soupape de régulation de pression 1 comporte également un canal de sortie 2 relié à la partie basse pression du système d'injection de carburant. Dans la partie basse pression il règne une pression de carburant d'environ 4-6 bars. 10 Lorsque le canal d'entrée 27 est relié au canal de sortie 2, la contre- pression appliquée peut générer un bruit de sifflement que les développements de la soupape de régulation 1 selon l'invention ont pour but d'éviter. La soupape de régulation de pression comporte un corps 15 de soupape 3 muni d'un guide 4. Un goujon d'induit 5 est coulissant axialement dans le guide 4. Le goujon d'induit 5 est relié à l'induit 6 qui fait partie d'un électro-aimant 7. Lorsque l'électro-aimant 7 est alimenté, il attire l'induit 6 et place ainsi le goujon d'induit 5 dans une première position dans laquelle la liaison est interrompue entre le canal 20 d'entrée 27 et le canal de sortie 2. Lorsque l'électro-aimant 7 n'est pas alimenté, un ressort 8 pousse l'induit 6 et ainsi le goujon d'induit 5 dans sa seconde position axiale pour laquelle le canal d'entrée 27 communique avec le canal de sortie 2 par une liaison fluidique. La liaison fluidique est réalisée par un élément d'obturation de soupape 9 faisant 25 corps avec le goujon d'induit 5 et coopérant avec un siège de soupape 11 intégré dans le corps de siège de soupape 10. Le goujon d'induit 5 et l'élément d'obturation de soupape 9 peuvent également être réalisés sous la forme de pièces distinctes. Le corps de siège de soupape 10 est à l'extrémité du corps de soupape 3, à l'opposé du côté de l'électroaimant, 30 en étant logé dans un évidement 13 du corps de soupape 3 avec inter- position d'un joint 12. Le corps de siège de soupape 10 est bloqué dans l'évidement 13, par exemple par un sertissage 14. La soupape de régulation 1 est engagée par son extrémité côté siège de soupape, dans un perçage de raccordement 28 (figure 9) de l'accumulateur haute pression 35 24 en étant fixé par un écrou creux 29. Le canal de sortie 2 est ainsi 3035168 7 relié à la conduite de sortie 25 inséré dans le corps de soupape 3, au niveau d'une gorge annulaire 22 extérieure. La conduite de sortie 25 traverse l'accumulateur haute pression 24 (voir figure 9) et est fixé à celui-ci. 5 Le corps de soupape 3 comporte une chambre d'amortissement 15 qui, dans l'exemple de réalisation de la figure 1 est sous la forme d'un certain nombre de perçages 16a. La chambre d'amortissement 15 ou les perçages 16a sont orientés parallèlement au guidage 4 et sont usinés chacun sous la forme d'un perçage profond 10 partant du côté induit dans le corps de soupape 3. Côté induit, les per- çages 16a sont obturés chacun par un bouton sphérique 17. Côté corps de siège de soupape, les perçages 16a coopèrent avec une chambre basse pression 18 réalisée dans le corps de soupape 3 et qui entoure l'élément d'obturation de soupape 9 et la zone du goujon d'induit 5 coo- 15 pérant avec cet élément. La chambre basse pression 18 traverse le joint 12 jusqu'au siège de soupape 11 du corps de siège de soupape 10 et débouche dans la chambre basse pression 18 ; cette dernière arrive dans le canal de sortie 2 orienté transversalement au guidage 4 et qui traverse le corps de soupape 3. En plus du canal de sortie 2, tel que re- 20 présenté, on peut également avoir un ou plusieurs canaux de sortie 2 réalisés dans le corps de soupape 3 et qui sont orientés de manière décalée par rapport au canal de sortie 2 tel que représenté. Les canaux de sortie 2 peuvent également déboucher directement dans la région du siège de soupape 11 si bien qu'il ne faut pas alors de chambre basse 25 pression 18. La chambre d'amortissement 15 telle que représentée à la figure 1 et qui est constituée par des perçages 16a forment un résonateur quart d'onde (X/4). La figure 1 montre en outre, et comme cela est également représenté dans les autres figures, deux perçages 16a fonctionnant comme une chambre d'amortissement 15. Mais, dans le cadre 30 de l'invention, on peut n'avoir qu'un perçage 16a ou plus de deux per- çages 16a dans le corps de soupape 3. L'exemple de réalisation de la figure 2 ainsi que les autres exemples de réalisation qui seront décrits, diffèrent de celui de la figure 1 en ce que la chambre d'amortissement 15 est réalisée différemment. 35 Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la chambre 3035168 8 d'amortissement 15 est un résonateur de Helmholtz réalisé sous la forme d'un double perçage profond 16b. Ce double perçage profond ou perçage étagé comporte un segment rétréci relié au canal de sortie 2 (ou également à la chambre basse-pression 18). 5 Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 3, la chambre d'amortissement 15 est constituée par des perçages 16c sous la forme de perçages borgnes débouchant dans l'évidement 13 du corps de soupape 3. Les perçages 16c se terminent sous l'induit 6 dans le corps de soupape 3 de sorte que cette réalisation ne nécessite pas de 10 fermeture à cet endroit. Côté élément de fermeture de soupape, les per- çages 16c sont reliés à la chambre basse pression 18 par des évidements appropriés réalisés dans le joint 12. Le ou les canaux de sortie 2 sont décalés par rapport aux perçages 16c de sorte qu'ils n'apparaissent pas aux figures 3. La chambre d'amortissement 15 présentée à la figure 15 3 est également un résonateur quart d'onde. Cela est également vrai pour les autres exemples de réalisation selon les figures 4 à 7. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 4, la chambre d'amortissement 15 est constituée par un certain nombre de perçages 16d en forme de perçages borgnes de diamètre agrandi par 20 rapport à celui des perçages 16c et qui sont raccourcis. Cela permet de les réaliser dans la zone située sous l'électro-aimant 7 dans le corps de siège de soupape. L'exemple de réalisation de la figure 5 se distingue de ceux des figures 3 et 4 en ce qu'il combine en principe les deux formes 25 de réalisation des figures 3 et 4 ; un certain nombre de perçages 16e sont usinés dans le corps de soupape et ces perçages sont des doubles perçages borgnes ayant des diamètres différents chaque fois sous la forme d'un perçage étagé partant de l'évidement 13 du corps de soupape 3. On réalise ainsi un volume plus grand que celui des exemples 30 de réalisation des figures 3 et 4. L'exemple de réalisation selon la figure 6 est analogue à celui de la figure 5 ; la chambre d'amortissement 15 est constituée par des perçages 16f en forme de perçages borgnes doubles comme perçages étagés à la fois pour la chambre d'amortissement 15 et pour 35 l'extrémité de la soupape de dosage 1, côté induit, usinés dans le corps 3035168 9 de soupape 3. L'extrémité côté induit des perçages 16f est là encore fermée par des bouchons sphériques 17. Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, la chambre d'amortissement 15 est constituée par un certain nombre de courts 5 perçages 16g issus également de l'évidement 13 dans le corps de sou- pape 3. Les perçages 16g logent des pistons 20 coulissant entre l'action de ressort absorbeur 19 fonctionnant comme absorbeur. La rigidité des ressorts absorbeurs 19, la masse sans mouvement des pistons 20 et le système hydraulique à l'intérieur des perçages 16b servent à désaccor- 10 der la fréquence de l'absorbeur. Dans l'exemple de réalisation de la figure 8, la chambre d'amortissement 15 est constituée par un certain nombre de courts perçages 16h séparés de la chambre basse pression 18 par une membrane métallique 21. La membrane métallique 21 est située entre le 15 joint 12 et le corps de soupape 10 ; sous la membrane métallique 21 le joint 12 comporte des évidements reliés à la chambre basse pression 18. La fréquence de résonnance de ce mode de réalisation est désaccordée par la membrane métallique 21, par exemple par sa tension et son épaisseur. 20 Dans l'exemple de réalisation de la figure 9, la chambre annulaire 22 extérieure autour de la soupape de régulation de pression 1 est utilisée ; cette chambre est comprise entre la paroi annulaire 23 de l'accumulateur haute pression 24 et le corps de soupape 3. La chambre annulaire 22, comme déjà expliqué ci-dessus, est reliée à la 25 conduite d'évacuation 25. Le volume intérieur 26 de l'accumulateur haute pression 24 est rendu étanche par rapport au volume annulaire 22. Dans cet exemple de réalisation, le volume annulaire 22 constitue la chambre d'amortissement 15. Dans cet exemple de réalisation, la chambre basse pression 18 est reliée par un canal de sortie 2 qui n'est 30 réalisé que d'un côté dans le corps de soupape 3, au volume annulaire 22 et ensuite à la conduite de sortie 25. La figure 10 montre la section A-A de la soupape de régulation de pression 1 de la figure 9. 3035168 10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Soupape de régulation de pression 2 Canal de sortie 5 3 Corps de soupape 4 Guide 5 Goujon d'induit 6 Induit 7 Electroaimant 10 8 Ressort d'induit 9 Elément d'obturation de soupape 10 Corps de siège de soupape 11 Siège de soupape 12 Joint 15 13 Evidement dans le corps de soupape 14 Sertissage 15 Chambre d'amortissement 16a-16f Perçages 17 Bouchon sphérique 20 18 Chambre basse pression 19 Ressort absorbeur 20 Piston 21 Membrane métallique 22 Volume annulaire / chambre annulaire 25 23 Paroi annulaire 24 Accumulateur haute pression 25 Conduite de sortie 26 Volume intérieur de l'accumulateur haute pression 27 Canal d'entrée 30 28 Perçage de raccordement 29 Ecrou creux 35 REVENDICATIONS1°) Soupape de régulation de pression (1) pour régler la pression d'un milieu dans un accumulateur comportant un goujon d'induit (5) coulissant axialement dans un guide dans le corps de soupape (3) et ayant un élément d'obturation de soupape (9), en agissant en direction du siège de soupape (11), l'élément d'obturation de soupape (9) coopérant avec le siège de soupape (11) pour commander la liaison entre un canal d'entrée (27) relié à l'accumulateur et à un canal de sortie (2), soupape de régulation de pression caractérisée en ce qu' elle comporte une chambre d'amortissement (15) coopérant avec le canal de sortie (2). 2°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'amortissement (15) se trouve dans le corps de soupape (3). 3°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'amortissement (15) est constituée par au moins un per- çage (16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g et 16h) réalisé dans le corps de soupape (3) et qui est de préférence parallèle au guidage (4). 4°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le perçage (16c, 16d, 16e, 16g, 16h) est un perçage borgne. 5°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le perçage (16a, 16b, 16f) est un perçage traversant dont une extrémité est munie d'un bouchon. 6°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que 3035168 12 la chambre d'amortissement (15) est reliée au canal de sortie (2) de façon adjacente au siège de soupape (11). 7°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, 5 caractérisée en ce que le siège de soupape (11) est intégré dans le corps de siège de soupape (10), le corps de siège de soupape (10) coopérant avec le corps de soupape (3) avec interposition d'un joint (12), et 10 la chambre d'amortissement (15) est reliée au canal de sortie (2) par l'intermédiaire d'un joint (12). 8°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que 15 le perçage (16b, 16e, 16f) est un perçage étagé. 9°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'amortissement (15) forme un résonateur de Helmholtz ou 20 un résonateur quart d'onde. 10°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'amortissement (15) est une chambre annulaire (22). 25 11°) Soupape de régulation de pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre d'amortissement (15) comporte un absorbeur. 30 12°) Accumulateur haute pression (24) comportant une soupape de ré- gulation de pression (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 l'accumulateur haute pression (24) équipant un système d'injection de carburant d'un moteur à combustion interne et le milieu est du carbu- rant.