Brevet FR3030638A1 — publié le 20160624

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un régulateur de pression pour une rampe haute-pression de système d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne comprenant un corps d'électrovanne logeant l'électroaimant commandant l'aiguille fermant le siège de soupape relié à l'entrée haute-pression et débouchant dans une chambre de décharge communiquant avec le circuit de retour de liquide par des orifices de sortie, le corps d'électrovanne recevant à l'arrière, la bobine commandant l'ouverture de l'induit solidaire de l'aiguille et sou- mis à un ressort de rappel de fermeture, l'avant du corps d'électrovanne ayant, dans l'axe de l'aiguille, la chambre de décharge se poursuivant par une cavité recevant un corps de soupape d'entrée traversé axiale-ment par l'alésage débouchant dans le siège de soupape, ce corps de soupape étant serti dans la cavité, la chambre de décharge traversée axialement par l'aiguille et les orifices de sortie reliés au circuit de re- tour de liquide, débouchant transversalement dans la paroi dans la chambre de décharge en-dessous de sa partie supérieure. Etat de la technique Il existe déjà un régulateur de pression du type défini ci- dessus. Ce régulateur connu a l'inconvénient de ne pas permettre d'optimiser la courbe débit / pression qui, en théorie, est linéaire mais en pratique il subit une augmentation brusque de la pente à cause de la pression statique de la partie supérieure de la chambre de décharge. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un régu- lateur de pression pour une rampe haute pression de système d'injection de carburant permettant d'optimiser la courbe débit / pression pour un fonctionnement plus efficace de la régulation et du retour de liquide. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un régulateur de pression du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que au-dessus de la surface du corps de soupape constituant le fond de la chambre de décharge et ayant en son centre le siège de soupape, il comporte un élargisse- ment annulaire de la chambre de décharge sous les orifices de sortie, dans le prolongement de la surface conique formant le siège de soupape et constituant un volume mort annulaire. Le régulateur de pression selon l'invention a l'avantage que le volume mort développé dans la partie de la chambre de décharge autour du siège de soupape est directement à la sortie du liquide et permet ainsi d'absorber l'énergie cinétique du liquide et de réduire la pression statique dans la partie supérieure de la chambre de décharge pour que cette pression soit proche de la pression du circuit de retour de liquide auquel est relié le régulateur. Suivant une autre caractéristique avantageuse le corps de soupape d'entrée est logé dans la cavité de l'extrémité du corps d'électrovanne avec interposition d'une cale annulaire dont le diamètre intérieur est en retrait et délimite au moins une partie de la hauteur du volume mort. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le corps de soupape est serti dans la cavité du corps d'électrovanne du régulateur. Cette réalisation du régulateur facilite la conception et la réalisation du volume mort. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un régulateur de pression représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation d'un régulateur de haute pression, - la figure 2A montrant l'avant non assemblé, - la figure 2B montrant l'avant assemblé avec aussi la cale, - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un régulateur connu. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet une électro- vanne de régulation de pression 100 appelée simplement un régulateur de pression ; il est combiné à la rampe commune (rail commun) d'un système d'injection à haute pression de moteur à combustion interne. Le régulateur de pression 100 se compose d'un corps d'électrovanne 10 globalement de forme de révolution autour d'un axe >OC logeant un piston en forme d'aiguille 20 coopérant avec un siège de soupape 30 par l'intermédiaire d'une bille 21 actionnée par l'aiguille l'appliquant contre le siège de soupape 30. Le corps d'électrovanne 10 est équipé d'un électroaimant 40 pour agir sur un induit 41 en forme de disque, solidaire de l'aiguille 20 et commandant le mouvement d'ouverture de l'aiguille. Un ressort de rappel 25, coaxial à l'aiguille 20 agit sur l'induit 41 et dans le sens de la fermeture. L'extrémité avant 11 du corps d'électrovanne 10 est à l'opposé de l'extrémité arrière 12 qui est celle équipée de l'électroaimant et recevant l'induit 41. L'extrémité avant 11 traversée par le liquide de retour comporte une chambre de décharge 13 munie d'orifices 14 de sortie du liquide vers le circuit de retour et à l'avant, une cavité 15 loge un corps de soupape 50 serti dans la cavité. La chambre de décharge 13 est délimitée par une paroi cylindrique 131 autour de l'axe XX et dans laquelle débouchent les perçages transversaux dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe )0( de la chambre de décharge 13 par les orifices 14. Ces orifices 14 débouchent dans la paroi cylindrique 131 en laissant un volume dans la partie supérieure 132 de la chambre, selon l'orientation des fi- gures. Le corps de soupape 50 est traversé par un alésage axial 51 d'entrée, communiquant avec le circuit haute pression de la rampe commune et se poursuivant par un alésage 52 de section réduite débouchant dans le siège de soupape 30 de forme globale tronconique, aligné sur l'axe XX. La direction d'entrée de liquide est figurée par la flèche E et la direction de sortie par les perçages 14, par les flèches S. Le corps de soupape 50 est logé par son corps d'électrovanne cylindrique dans la cavité 15, avec interposition d'une cale annulaire 60 permettant de régler la position de fermeture de l'aiguille 20 et de son induit 41 par rapport à l'électroaimant 40 ; la cale 60 permet de régler l'entrefer qui subsiste lorsque l'aiguille 20 et l'induit 40 sont en position fermée, pour compenser les tolérances de fabrication et d'assemblage des composants du régulateur. La surface cylindrique intérieure 61 de la cale annulaire 60, le fond 151 de la cavité 15, le décrochement 152 délimitent un volume mort 70 mis en évidence pour sa section et se situant dans le prolongement de la surface conique 31 ou quasi-conique du siège de soupape 30. Ce volume mort 70 est de section plus grande que la chambre de décharge 13 qui se trouve au-delà du volume mort 70 selon l'axe XX. Le décrochement 152 dans le fond 151 de la cavité 15 est réalisé par exemple par un fraisage de diamètre égal à celui du volume mort 70. La figure 2A montre avec le corps de soupape 50 non engagé dans la cavité 15 la forme des différents éléments : la chambre de décharge 13, la cavité 15 avec son fond 151 et son décrochement 152 ainsi que la paroi 153 dont le bord est rabattu pour sertir le corps de soupape d'entrée 50. Le corps de soupape 50 est représenté avec son alésage axial d'entrée 51 et son alésage de section réduite 52 prolongeant l'alésage d'entrée 51 ainsi que la surface conique 31 du siège de soupape 30 et l'entrée en forme de calotte sphérique 32 recevant la bille 21 et constituant ainsi le siège d'étanchéité de la soupape 30. Le contour extérieur du corps de soupape 50 forme un épaulement de sertissage 53. Le dessus 54 du corps de soupape 50 est plat et le dessous 55 comporte un manchon 56 recevant une crépine 57 (figure 2B). Le dessous 55 assure l'étanchéité avec la rampe haute pression. La figure 2B montre l'extrémité 11 du corps d'électrovanne 10 assemblé au corps de soupape 50 fixé dans la cavité 15 par sertissage avec interposition de la cale 60. Le volume mort 70 est ainsi délimité par la cavité du corps d'électrovanne 10 du régulateur, son décrochement fraisé 152, la cale annulaire 60 et la face intérieure 54 du corps de soupape 50. Des traits de rappel montrent les dimensions caractéristiques du volume mort 70 de forme annulaire à section rectangulaire de diamètre Di et de longueur axiale Li selon l'axe XX. Le volume mort 70 a en général deux diamètres D il, D12 et pour celui Dii du décrochement 152 et celui Di2 qui est le diamètre intérieur de la cale annulaire 60. Ces deux diamètres peuvent être égaux mais ne le sont pas nécessairement. Pour simplifier la description et la présentation des revendications il sera fait état du « diamètre » du volume mort 70 sachant que cette expression couvre les deux diamètres Dil, D12. Dans tous les cas « ce diamètre » est supérieur au dia- mètre D2 de la chambre de décharge 13. La figure 2B, agrandie, met en évidence la section annulaire du volume mort 70, soulignée par un trait parallèle à l'axe XX et correspondant au prolongement géométrique de la surface cylindrique 131 de la paroi de la chambre de décharge 13. La « hauteur » axiale Li selon l'axe XX du volume mort 70 est formée par le décrochement 152 du fond 151 de la cavité et la hauteur de la cale 60. Il est à remarquer que cette cale 60 ne varie que légèrement d'épaisseur (direction XX). En cas de variation importante de l'épaisseur de la cale 60, on pourra ajus- ter la profondeur (direction axiale XX) du décrochement 152 du fond 151 de la cavité 15 pour avoir un volume mort 70 suffisant et surtout situé dans le prolongement de la surface conique 31 du siège 30 pour être sur le trajet du jet conique de liquide passant sous la bille 21 de l'aiguille 20 lorsque celle-ci s'ouvre. En d'autres termes, le volume mort 70 s'inscrit dans la partie inférieure de la chambre de décharge 13 sous les orifices de sortie 14 dans le prolongement de la surface conique 31 du siège de soupape 30. Le volume mort 70 est distinct de la chambre de décharge 13 et il est nettement séparé des orifices de sortie 14. Il est à l'opposé de la partie supérieure 132 de la chambre 13 qui constitue la partie de volume de la chambre 13 dans laquelle règne une pression statique. Selon l'invention, le volume mort 70 a des caractéristiques dimensionnelles suivantes : Di 1>D2 D12>D2 1.45-1-2 Di' diamètre intérieur de la cale annulaire 60 Du diamètre du décrochement 152 D2 diamètre de la chambre de décharge 13 Li longueur axiale du volume mort 70 1.2 distance axiale entre le dessus du corps de soupape 50 et les orifices de sortie 14. En liaison avec la représentation agrandie de la figure 2B, il convient de souligner que le volume mort 70 ne peut être réalisé de manière équivalente par un agrandissement global de la chambre de décharge 13. Il est indispensable que le volume mort 70 soit nettement séparé de la chambre de décharge 13 et se situe sous le ou les orifices de sortie 14. La figure 3 montre, à titre de comparaison, l'extrémité d'un régulateur de pression 200, connu, composé d'un corps d'électrovanne 210 terminé par un alésage débouchant dans le siège de la soupape 230. Celle-ci est fermée par le piston de l'électrovanne en forme d'aiguille 220 coopérant avec le siège de soupape 230 par l'intermédiaire d'une bille 221. Le corps de soupape 250 est appliqué contre le fond de la cavité 215 du corps d'électrovanne 210 avec inter- position d'une cale 260. Il est serti dans le corps d'électrovanne. La cale annulaire 260 a un diamètre intérieur D2 égal à celui de la chambre de décharge 213 et une longueur axiale 1.2 suivant l'axe XX entre le dessus 254 du corps de soupape 250 délimitant la chambre de décharge 213 et les orifices de sortie 214 vers le circuit de retour. NOMENCLATURE 10 Corps d'électrovanne 11 Extrémité avant 12 Extrémité arrière 13 Chambre de décharge 131 Paroi cylindrique 132 Partie supérieure 14 Orifice de sortie / perçage 15 Cavité 151 Fond de la cavité 152 Décrochement 153 Paroi 20 Piston /aiguille 21 Bille 25 Ressort de rappel 30 Siège de soupape 31 Surface conique 32 Calotte sphérique 40 Electroaimant / Bobine 41 Induit 50 Corps de soupape d'entrée 51 Alésage d'entrée 52 Alésage de section réduite 53 Epaulement de sertissage 54 Dessus de corps de soupape 55 Surface inférieure 56 Manchon 57 Crépine 30 60 Cale 61 Surface cylindrique intérieure 70 Volume mort 100 Régulateur de pression 35 REVENDICATIONS1°) Régulateur de pression pour une rampe haute-pression de système d'injection de carburant dans un moteur à combustion interne comprenant un corps d'électrovanne (10) logeant l'électroaimant (40) comman- dant l'aiguille (20) fermant le siège de soupape (30) relié à l'entrée haute-pression et débouchant dans une chambre de décharge (13) communiquant avec le circuit de retour de liquide (5) par des orifices de sortie 14, le corps d'électrovanne (10) recevant à l'arrière (12) la bobine (40) commandant l'ouverture de l'induit (41) solidaire de l'aiguille (20) et soumis à un ressort de rappel (25) de fermeture, l'avant (11) du corps d'électrovanne (10) ayant dans l'axe (XX) de l'aiguille (20), la chambre de décharge (13) entourant l'aiguille et se poursuivant par une cavité (15) recevant un corps de soupape d'entrée (50) traversé axialement par l'alésage (51) débouchant dans le siège de soupape (30), la chambre de décharge (13) traversée axialement par l'aiguille (20) et les orifices de sortie (14) reliés au circuit de retour de liquide débouchant transversalement dans la paroi (131) dans la chambre de décharge (13) en-dessous de sa partie supérieure (132), régulateur caractérisé en ce qu' au-dessus de la surface (54) du corps de soupape (50) constituant le fond de la chambre de décharge (13) et ayant en son centre le siège de soupape (30), il comporte un élargissement annulaire (70) de la chambre de décharge (13) sous les orifices de sortie (14), dans le pro- longement de la surface conique (31) formant le siège de soupape (30) et constituant un volume annulaire mort (70). 2°) Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume mort (70) a des caractéristiques dimensionnelles suivantes : son diamètre Di (D 1 1, D12) est supérieur au diamètre D2 de la chambre de décharge, sa longueur axiale (Li) est inférieure ou égale à la longueur axiale de la chambre de décharge (13) entre la surface supérieure (54) du corps desoupape (50) et les orifices (14) communiquant avec le circuit de retour de liquide. 3°) Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape (50) est logé dans la cavité (15) de l'extrémité (11) du corps d'électrovanne (10) avec interposition d'une cale annulaire (60) dont le diamètre intérieur (D2) est en retrait et délimite au moins une partie de la hauteur du volume annulaire mort (70). 4°) Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape (50) est serti dans la cavité (15).15