EP0862687B1 - Corps papillon a conduit de forme evolutive d'un cote de son axe et papillon de forme evolutive du cote complementaire - Google Patents

Corps papillon a conduit de forme evolutive d'un cote de son axe et papillon de forme evolutive du cote complementaire Download PDF

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EP0862687B1
EP0862687B1 EP96939142A EP96939142A EP0862687B1 EP 0862687 B1 EP0862687 B1 EP 0862687B1 EP 96939142 A EP96939142 A EP 96939142A EP 96939142 A EP96939142 A EP 96939142A EP 0862687 B1 EP0862687 B1 EP 0862687B1
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EP
European Patent Office
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downstream
flap
upstream
duct
axis
Prior art date
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EP96939142A
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German (de)
English (en)
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EP0862687A1 (fr
Inventor
Michael Pontoppidan
Pierre Semence
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli France SAS
Original Assignee
Magneti Marelli France SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1005—Details of the flap
    • F02D9/101—Special flap shapes, ribs, bores or the like
    • F02D9/1015—Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/104—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing

Definitions

  • the invention relates to throttle bodies for fuel injection device for combustion engine internal, and more particularly relates to a body butterfly comprising a housing, in which is formed a air intake duct, and comprising a butterfly disc shape substantially circular or weakly elliptical, mounted on a median axis of rotation, transverse to the duct, and movable between an open position minimum, possibly zero, and an open position maximum for which the butterfly plane is oriented substantially parallel to the axis of the intake duct, in order to regulate the air flow admitted into the engine and the amount of fuel injected per engine cycle must be linked.
  • the most commonly used throttle bodies have a thin circular disc-shaped butterfly of constant thickness, and a cylinder-shaped duct circular in the area where the butterfly pivots, the section of air passage between the butterfly and the wall of the rapidly varying duct during angular displacement initial of the butterfly from its open position minimum, especially when the latter is practically nothing.
  • FR-A-2 674 573 describes a butterfly body as above defined, in which the side of the butterfly that turns upstream, from the minimum opening position, has, on its downstream face, a bulge of cross section (in a plane orthogonal to the axis of rotation) sufficiently low to allow rotation of the butterfly.
  • the side of butterfly turning downstream at opening and section right of duct downstream of minimum open position said side turning downstream have, in general, shapes cooperating to give the cross section of the passage of air between them a law of variation as a function the angle of rotation whose initial slope is lower at the maximum slope of the law of variation during the opening.
  • the side of the butterfly turning downstream is in the form of a thin half-disc and that the intake duct presents, from the position minimum butterfly opening, a straight section circular descending downstream, which makes a butterfly of complex shape with an intake duct to wall of complex shape.
  • FR-2 663 710 describes a butterfly body as defined above, whose intake duct is present, upstream as downstream of the axis of rotation, a portion of which one half is semicircular and of constant radius, and of which the other half present, at each level along the axis of the intake duct, an elliptical cross section, the complex surface with elliptical cross section located in upstream respectively downstream of the axis of rotation being of side of the butterfly which pivots upstream respectively towards downstream, at the opening.
  • FR-A-2 694 963 describes a butterfly body as above defined, and the type in which the side of the butterfly which turns upstream, respectively downstream, at from the minimum open position has a form of flat half disc, and the intake duct has a wall which present, on the side of the butterfly flat half-disc and in upstream and downstream respectively of the open position minimum of the butterfly, a scalable portion of surface complex shape cooperating with this side in a flat half-disc of the butterfly so that the passage section demarcated between increases at the start of the butterfly opening, depending on the opening angle, slower than in the case of a cylindrical conduit.
  • the intake duct has a cylindrical section section right corresponding to the shape of the butterfly in the minimum open position, extending upstream and downstream of this minimum opening position, and present, in upstream and downstream of the cylindrical section and along the path followed by the upstream and downstream sections of the butterfly up to a determined opening angle of the latter, of the zones respective delimited by arcs of a circle centered on the axis of the intake duct and radii decreasing at from the cylindrical section, and thus forming two scalable surface portions of complex shape, which can be symmetrical to each other with respect to the axis of rotation, and each cooperating with one respectively, by shape of a flat half-disc, of the two halves of the butterfly.
  • the disadvantages of the state butterfly bodies technique presented above resides in their cost of achievement when they are metallic and in complexity of their mold and in difficulties encountered during demolding, when these butterfly bodies are molded from a synthetic material, for example a material thermoplastic.
  • the molding in material synthetic butterfly body according to FR-2 663 710 and FR-A-2 694 963 requires, due to the complex forms of wall portions of the intake duct, the use of complex cores, comprising several parts, to be able to be free from molded forms, but without being able to avoid formation of plastic burrs at the parting planes of the core. It is therefore not possible to mold such butterfly bodies to their shape directly usable, without machining or deburring finish.
  • the present invention aims to provide a body butterfly responding better than those previously known to requirements of the practice, especially in that it allows obtain the required opening progressivity while can be produced by molding in synthetic material without having the disadvantages mentioned above, that is, being obtainable directly from the form definable usable, without particular difficulty of mold release or particular complexity of making the mold.
  • the invention proposes a butterfly body of the type above defined and known by FR-A-2 694 963, and which is characterized in that said scalable surface portion of complex shape, which cooperates with the half-disc side dish of the butterfly which turns upstream, respectively downstream, at the opening, presents, at each level the along the axis of the intake duct and on half of the cross section of the duct on the same side of the duct axis than the flat semi-disc side of the butterfly, a section substantially in the shape of a half ellipse, half of which is small axis, perpendicular to the axis of rotation, decreases gradually to a determined opening angle of the butterfly, while upstream, respectively downstream, of this portion of scalable area and over the same half of cross section of the duct, as well as on the other half of the cross section of the duct, on the side of the butterfly which turns downstream, respectively upstream, at the opening, and up to the level along the axis of the intake duct which corresponds to the downstream edge,
  • the latter in the open position minimum of the butterfly, is arranged in a section right cylindrical central circular section of the duct intake, said central section being substantially symmetrical along the axis of the intake duct, on both sides across the axis of rotation, so that the throttle, preferably slightly elliptical in shape, may apply by its edge against the wall of the conduit in this section central cylindrical, for an inclination of the butterfly by relation to a plane transverse to the axis of the duct which is about 5 °, and without risk of jamming of the butterfly.
  • the sections diverging downstream or respectively converging upstream of intake ducts are advantageously frustoconical from downstream edge, respectively upstream of said central section cylindrical up to the exit, respectively the entry of the intake duct, the half angle at the top of the form frustoconical can be chosen to correspond to an angle of favorable draft.
  • the clearance thus achieved in the duct facilitates mounting of a butterfly locally thickened, for example in the center, for passage or integration of an axis of rotation, or on an edge.
  • the section converge, respectively divergent, from half the wall of the intake duct upstream and downstream respectively of the open position minimum of the throttle valve and on the same side of the axis of rotation as the side of the butterfly that rotates downstream, respectively upstream, at the opening is advantageously a portion of frustoconical surface converging from the entrance, respectively from the outlet, from the duct to the upstream edge, respectively downstream, from the central cylindrical section, so that the diameter of the intake duct, in the introduction plane of the butterfly defined above, always remains greater than diameter of the butterfly.
  • the shoulder on one side of the butterfly advantageously has a shape substantially ellipsoidal cap of major axis substantially parallel to the axis of rotation but slightly offset downstream of the latter, and the periphery of which is connected at the edge of the butterfly side turning downstream, respectively upstream.
  • the butterfly can thus be made of synthetic material, for example thermoplastic, and include a flat disc on which said shoulder is molded or attached, for example fixed by ultrasonic welding, the shoulder can, for example, be formed by a cup defining a closed space, or be molded with the butterfly by defining an open space downstream in the drove.
  • the housing with its intake duct can be molded in one piece to the final shape a synthetic material, for example thermoplastic.
  • the butterfly body 1 has a case 2 made by molding in a synthetic material such as a thermoplastic material and obtained in its shape final without additional machining or deburring.
  • a intake duct 3, of longitudinal axis 4, is formed in the case 2.
  • the axis of rotation 5 is mounted swiveling in a central section 7 of the conduit 3.
  • the wall of the duct 3 is a straight cylindrical wall of circular section, which extends substantially symmetrically on either side of the axis of rotation 5, along the axis longitudinal 4 of the conduit 3.
  • the conduit 3 Downstream of the downstream edge 8 of the central section 7, the conduit 3 has a downstream section divergent 9, which is frustoconical from the downstream edge 8 to the outlet 10 of conduit 3, below in FIG. 1.
  • the cross section of the conduit 3 is therefore circular with a gradually increasing radius, monotonously from upstream to downstream.
  • the wall of conduit 3 Upstream of the upstream edge 11 of the central section 7, the wall of conduit 3 is asymmetrical with respect to the plane diametral passing through the axis 4 of the conduit 3 and the center of the axis of rotation 5.
  • the wall of conduit 3 On one half, located to the right of the axis of rotation 5 in FIG. 1, of the cross section of the conduit 3, the wall of conduit 3 is defined by a section of frustoconical surface 12, which is coaxial with axis 4 as the divergent 9 downstream, but converging from the input 13 of the conduit 3, in the upper part in FIG. 1, to the edge upstream 11 of the central cylindrical section 7.
  • the wall of the conduit 3 is delimited by a evolving surface portion 14, of complex shape, extending upstream of the upstream edge 11 of the central section 7 up to a position opposite the edge of the butterfly 6 when the latter is inclined on the transverse plane, perpendicular to axis 4 of conduit 3 and passing through the center of the axis of rotation 5, of a particular angle, between about 30 ° and about 50 °, and upstream of this portion of evolutive surface 14, the wall of the conduit 3 is delimited by a section of converging surface 15, which converges from entrance 13 of conduit 3.
  • half of corresponding cross section of conduit 3 has a shape substantially semi-elliptical, which evolves gradually of a semi-circular shape at the upstream edge 11 of the central section 7 to a semi-elliptical half-straight section smaller semi-minor axis at the connection between the evolving surface portion 14 and the converging surface section 15.
  • the straight half-section corresponding of conduit 3 has the shape of a half-ellipse of which the semi-minor axis, perpendicular to the axis of rotation 5, gradually decreases, while its large axis remains constant and equal to the diameter of the central section cylindrical 7.
  • the butterfly 6 advantageously in material of synthesis such as a thermoplastic material, is made of a disc 16 which is substantially circular or slightly elliptical, of generally constant thickness, but able have reinforcing ribs, passing through a slot diametral of the axis of rotation 5, and the side of the butterfly 6 which turns downstream, at the opening of the butterfly, that is to say, taking into account the direction of rotation of the butterfly at the opening indicated by an arrow in figure 1, half the butterfly to the right of axis 5 in this figure 1, is a flat half-disc having, on its upstream face, a shoulder 17 preferably molded from the same synthetic material that the flat disc 16, and attached and fixed, by welding with ultrasound for example on the half-disc which turns towards downstream at the opening of the butterfly 6 so as to delimit a closed space.
  • This shoulder 17 is constituted by a bucket projecting upstream from conduit 3 and the periphery of which downstream is connected to the downstream edge of the half-disc of the butterfly 6 which turns downstream at the opening.
  • the wall of the cup 17 which is opposite the wall of the conduit 3 a substantially the shape of an ellipsoidal cap whose major axis is parallel to the axis of rotation 5, offset by short distance downstream of this axis 5, and slightly lower to the diameter of the central section 7, and whose minor axis is chosen to give this wall of the shoulder 17 a delimiting profile, with the profile facing the wall of the duct 3, a passage section for the air admitted to the motor which increases more slowly, compared to a butterfly in flat disc rotating in a cylindrical duct, when opening the butterfly 6 from its minimum open position, in which the flat disc 16 and most of the shoulder 17 are housed in the cylindrical central section 7, in a position such that the flat disc 16 is inclined a few degrees on the plane transverse perpendicular to axis 4 passing through the center of the axis
  • the half-disc bearing the shoulder 17 and turning downstream at the opening is slightly inclined downstream, while on the opposite side axis 5, the flat half-disc, without shoulder, rotating upstream at the opening of the butterfly 6, is slightly tilted upstream.
  • the profile of the shoulder edge 17 is chosen to allow the rotation of the half-disc which carries it downstream, without contact with the shoulder 17 with the wall of the duct 3.
  • the butterfly 6 is shown in an intermediate position between its minimum open position and its open position maximum, in which the flat disc 16 of the butterfly 6 is oriented substantially parallel to the axis 4 of the conduit 3.
  • this intermediate position for which the angle opening of butterfly 6 is less than the maximum angle tilt data for surface definition scalable 14
  • the flat half-disc side of the butterfly 6 which turns upstream at the opening of the butterfly cooperates, by its upstream section, with this evolving surface 14 for define, between it and the upstream edge of the butterfly 6, a air passage section (circulating from top to bottom on the figures) which increases according to the opening angle slower than in the case of a disc butterfly flat rotating in a cylindrical conduit, as long as the butterfly 6 is in the initial opening phase, in which its upstream section is moved opposite the evolving surface 14.
  • FIG. 2 The variant of Figure 2 is indistinguishable from the example of FIG. 1 only by making the shoulder, which is a 17 'bucket molded in one piece with the butterfly 6 'so as to delimit, in the half butterfly pivoting downstream at opening, an open space towards downstream in the conduit 3 of the same shape as in FIG. 1, so identical references are used for identify identical parts in shape.
  • Figure 3 is not distinguished Figures 1 and 2 only by the realization of the shoulder 17 ", which is solid and molded and attached to the upstream face of the half-disc 16 pivoting downstream upon opening, or possibly molded in one piece with this half of disc 16 to form the 6 "butterfly.
  • the housing 2 and its conduit 3 are identical.
  • the variant of FIG. 4 is symmetrical with that of Figure 3 relative to the axis of rotation 5 but the air flow always flows from top to bottom in the figure. Therefore, the shoulder 17a is on the downstream face of the half of the disc 16a of the butterfly 6a which pivots upstream at the opening, while the other half of the disc 16a, which swivels downstream at the opening, moves opposite the evolving surface 14a, downstream of the downstream edge 11a of the section circular and straight cylindrical central 7a of the conduit 3a.
  • the conduit 3a In downstream of the downstream edge 11a and of the evolving surface 14a, the conduit 3a has respectively a frustoconical divergent 12a and a divergent 15a, on the corresponding halves of the straight section, which extend to exit 13a of conduit 3a.
  • the conduit 3a Upstream of the upstream edge 8a of the central section 7a, the conduit 3a has a frustoconical convergent 9a from its entry 10a in the housing 2a of the butterfly body 1a.
  • This variant has the same advantages as previous ones concerning ease of molding and progressiveness variation in air flow. But it can be slightly unfavorable in terms of turbulence, in certain conditions of use.

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Description

L'invention concerne les corps papillon pour dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne, et a plus particulièrement pour objet un corps papillon comportant un boítier, dans lequel est ménagé un conduit d'admission d'air, et comprenant un papillon en forme de disque sensiblement circulaire ou faiblement elliptique, monté sur un axe médian de rotation, transversal au conduit, et déplaçable entre une position d'ouverture minimum, éventuellement nulle, et une position d'ouverture maximum pour laquelle le plan du papillon est orienté sensiblement parallèlement à l'axe du conduit d'admission, afin de réguler le débit d'air admis dans le moteur et auquel la quantité de combustible injectée par cycle moteur doit être liée.
Les corps papillon les plus couramment utilisés comportent un papillon en forme de disque circulaire mince d'épaisseur constante, et un conduit en forme de cylindre circulaire dans la zone où pivote le papillon, la section de passage offerte à l'air entre le papillon et la paroi du conduit variant rapidement lors du déplacement angulaire initial du papillon à partir de sa position d'ouverture minimum, surtout lorsque cette dernière est pratiquement nulle.
Or une commande satisfaisante, c'est-à-dire assurant un agrément de conduite, du moteur aux faibles charges (c'est-à-dire pour les faibles ouvertures du papillon) exige que l'augmentation initiale de la section de passage en fonction de la position du papillon soit très progressive.
Pour obtenir la progressivité requise, on a déjà proposé des corps utilisant un papillon de forme complexe (FR-A-2 674 573), bien moins avantageux que le papillon classique en forme de simple disque, et/ou un conduit dont la paroi présente au moins une portion de forme complexe (FR-2 663 710 et FR-A-2 694 963), coûteux à réaliser par usinage et/ou moulage de pièces métalliques ou difficile à réaliser par moulage de matériaux synthétiques en raison de la nécessité d'utiliser des noyaux multiples ou démontables.
FR-A-2 674 573 décrit un corps papillon tel que ci-dessus défini, dans lequel le côté du papillon qui tourne vers l'amont, à partir de la position d'ouverture minimum, présente, sur sa face aval, un renflement de section droite (dans un plan orthogonal à l'axe de rotation) suffisamment faible pour autoriser la rotation du papillon. Le côté du papillon tournant vers l'aval à l'ouverture et la section droite du conduit en aval de la position d'ouverture minimum dudit côté tournant vers l'aval ont, de manière générale, des formes coopérant pour donner à la section droite du passage d'air entre elles une loi de variation en fonction de l'angle de rotation dont la pente initiale est inférieure à la pente maximale de la loi de variation au cours de l'ouverture. Ceci est obtenu en faisant tourner, dans un conduit d'admission en forme de cylindre circulaire dans la zone de rotation du papillon, un papillon dont le côté qui tourne vers l'aval à l'ouverture porte, sur sa face amont, un renflement pouvant être symétrique, par rapport à l'axe de rotation, de celui sur la face aval du côté de papillon tournant vers l'amont, chaque renflement étant une masselotte rapportée sur le papillon ou un épaulement d'une seule pièce avec ce dernier, la tranche du renflement ayant un profil choisi pour ralentir l'augmentation de section de passage lors de l'ouverture initiale du papillon.
Mais il est aussi possible que le côté du papillon tournant vers l'aval soit en forme de demi-disque mince et que le conduit d'admission présente, à partir de la position d'ouverture minimum du papillon, un tronçon à section droite circulaire décroissant vers l'aval, ce qui fait coopérer un papillon de forme complexe avec un conduit d'admission à paroi de forme complexe.
FR-2 663 710 décrit un corps papillon tel que défini ci-dessus, dont le conduit d'admission présente, en amont comme en aval de l'axe de rotation, une portion dont une moitié est semi circulaire et de rayon constant, et dont l'autre moitié présente, à chaque niveau de long de l'axe du conduit d'admission, une section droite en forme d'ellipse, la surface complexe à section droite elliptique située en amont respectivement en aval de l'axe de rotation étant du côté du papillon qui pivote vers l'amont respectivement vers l'aval, à l'ouverture.
FR-A-2 694 963 décrit un corps papillon tel que ci-dessus défini, et du type dans lequel le côté du papillon qui tourne vers l'amont, respectivement vers l'aval, à partir de la position d'ouverture minimum a une forme de demi-disque plat, et le conduit d'admission a une paroi qui présente, du côté en demi-disque plat du papillon et en amont, respectivement en aval, de la position d'ouverture minimum du papillon, une portion de surface évolutive de forme complexe coopérant avec ce côté en demi-disque plat du papillon de façon que la section de passage délimitée entre eux augmente au début de l'ouverture du papillon, en fonction de l'angle d'ouverture, moins rapidement que dans le cas d'un conduit cylindrique.
Selon FR-A-2 694 963, ceci est obtenu par le fait que le conduit d'admission présente un tronçon cylindrique droit de section correspondant à la forme du papillon dans la position d'ouverture minimale, s'étendant en amont et en aval de cette position d'ouverture minimale, et présente, en amont et en aval du tronçon cylindrique et le long du trajet suivi par les tranches amont et aval du papillon jusqu'à un angle d'ouverture déterminé de ce dernier, des zones respectives délimitées par des arcs-de-cercle centrés sur l'axe du conduit d'admission et de rayons décroissant à partir du tronçon cylindrique, et formant ainsi deux portions de surface évolutive de forme complexe, pouvant être symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe de rotation, et coopérant chacune avec l'une respectivement, en forme de demi-disque plat, des deux moitiés du papillon.
Les inconvénients des corps papillon de l'état de la technique présenté ci-dessus résident dans leur coût de réalisation lorsqu'ils sont métalliques et dans la complexité de réalisation de leur moule et dans les difficultés rencontrées au démoulage, lorsque ces corps papillon sont moulés en une matière de synthèse, par exemple une matière thermoplastique. En particulier, le moulage en matériau synthétique de corps papillon selon FR-2 663 710 et FR-A-2 694 963 impose, à raison des formes complexes de portions de paroi du conduit d'admission, l'utilisation de noyaux complexes, comprenant plusieurs pièces, pour pouvoir être dégagés des formes moulées, mais sans pouvoir éviter la formation de bavures de matière plastique au niveau des plans de joint des partie du noyau. Il n'est donc pas possible de mouler de tels corps papillon à leur forme directement utilisable, sans usinage ou ébavurage de finition.
La présente invention vise à fournir un corps papillon répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'obtenir la progressivité d'ouverture requise tout en pouvant être réalisé par moulage en matériau synthétique sans présenter les inconvénients mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire en pouvant être obtenu directement à la forme définitive utilisable, sans difficulté particulière de démoulage ni complexité particulière de réalisation du moule.
Dans ce but, l'invention propose un corps papillon du type ci-dessus défini et connu par FR-A-2 694 963, et qui se caractérise en ce que ladite portion de surface évolutive de forme complexe, qui coopère avec le côté en demi-disque plat du papillon qui tourne vers l'amont, respectivement vers l'aval, à l'ouverture, présente, à chaque niveau le long de l'axe du conduit d'admission et sur la moitié de la section droite du conduit du même côté de l'axe du conduit que le côté en demi-disque plat du papillon, une section sensiblement en forme de demi ellipse, dont le demi petit axe, perpendiculairement à l'axe de rotation, diminue progressivement jusqu'à un angle d'ouverture déterminé du papillon, tandis qu'en amont, respectivement en aval, de cette portion de surface évolutive et sur la même moitié de section droite du conduit, ainsi que sur l'autre moitié de la section droite du conduit, du côté du papillon qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture, et jusqu'au niveau le long de l'axe du conduit d'admission qui correspond au bord aval, respectivement amont, de ladite portion de surface évolutive, la paroi du conduit est convergente, respectivement divergente, le côté du papillon qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture présentant, sur sa face amont, respectivement aval, un épaulement dont la tranche a un profil choisi pour ralentir l'augmentation de section de passage lors de l'ouverture initiale du papillon, par rapport à un côté en demi disque plat du papillon tournant vers l'aval, respectivement vers l'amont, dans un conduit cylindrique, le conduit d'admission présentant, en aval, respectivement en amont, de la position d'ouverture minimum du papillon, un tronçon aval divergent jusqu'à la sortie, respectivement amont convergent depuis l'entrée, du conduit.
En combinant une forme évolutive du conduit d'admission, limitée dans une partie située en amont ou en aval respectivement de l'axe de rotation du papillon, et du côté du papillon qui tourne vers l'amont ou l'aval respectivement à l'ouverture, avec un papillon dont le côté qui tourne vers l'aval ou l'amont respectivement présente un épaulement, on peut conserver les avantages des réalisations à ouverture progressive de l'état de la technique tout en ayant un conduit d'admission dont le tronçon, en aval ou amont respectivement de la position d'ouverture minimum du papillon, est divergeant jusqu'à la sortie du conduit, ou respectivement convergent depuis son entrée, ce qui rend le boítier du corps papillon facilement démoulable, en particulier lorsque ce tronçon divergent, ou convergent respectivement, est de section droite circulaire de diamètre variant de façon monotone de l'amont vers l'aval.
Avantageusement, dans la position d'ouverture minimum du papillon, ce dernier est disposé dans un tronçon central cylindrique droit de section circulaire du conduit d'admission, ledit tronçon central étant sensiblement symétrique selon l'axe du conduit d'admission, de part et d'autre de l'axe de rotation, de sorte que le papillon, de préférence de forme légèrement elliptique, peut s'appliquer par sa tranche contre la paroi du conduit dans ce tronçon central cylindrique, pour une inclinaison du papillon par rapport à un plan transversal à l'axe du conduit qui est d'environ 5°, et sans risque de coincement du papillon.
Pour faciliter le démoulage du boítier, les tronçons aval divergeant ou respectivement amont convergeant du conduit d'admission sont avantageusement tronconiques du bord aval, respectivement amont dudit tronçon central cylindrique jusqu'à la sortie, respectivement l'entrée du conduit d'admission, le demi-angle au sommet de la forme tronconique pouvant être choisi pour correspondre à un angle de dépouille favorable. Le dégagement ainsi réalisé dans le conduit facilite le montage d'un papillon localement épaissi, par exemple au centre, pour le passage ou l'intégration d'un axe de rotation, ou sur un bord.
Pour la même raison, ainsi que pour permettre l'introduction et la mise en place du papillon dans le conduit d'admission, parallèlement au plan défini par l'axe du conduit et l'axe de rotation, sur des chaínes d'assemblage automatiques, le tronçon convergent, respectivement divergent, de la moitié de la paroi du conduit d'admission en amont, respectivement en aval, de la position d'ouverture minimum du papillon et du même côté de l'axe de rotation que le côté du papillon qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture est avantageusement une portion de surface tronconique convergeant de l'entrée, respectivement de la sortie, du conduit jusqu'au bord amont, respectivement aval, du tronçon central cylindrique, de sorte que le diamètre du conduit d'admission, dans le plan d'introduction du papillon défini ci-dessus, reste toujours supérieur au diamètre du papillon.
Dans une forme simple de réalisation, l'épaulement sur une face du papillon présente avantageusement une forme sensiblement de calotte ellipsoïdale de grand axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation mais légèrement décalé vers l'aval de ce dernier, et dont la périphérie se raccorde à la tranche du côté de papillon tournant vers l'aval, respectivement vers l'amont. Le papillon peut ainsi être réalisé en matière de synthèse, par exemple thermoplastique, et comporter un disque plat sur lequel ledit épaulement est moulé ou rapporté, par exemple fixé par soudure aux ultrasons, l'épaulement pouvant, par exemple, être formé par un godet délimitant un espace fermé, ou être moulé avec le papillon en délimitant un espace ouvert vers l'aval dans le conduit.
De même, le boítier avec son conduit d'admission peut être moulé d'une seule pièce à la forme définitive en une matière de synthèse, par exemple thermoplastique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale, perpendiculairement à l'axe de rotation, d'un exemple avec épaulement en godet fermé sur la face amont de la moitié du papillon tournant vers l'aval en début d'ouverture,
  • les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 pour deux variantes, respectivement à épaulement en godet ouvert vers l'aval et à épaulement plein, et
  • la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'une variante symétrique par rapport à l'axe de rotation, le flux d'air venant toujours du haut de la figure.
Sur la figure 1, le corps papillon 1 comporte un boítier 2 fabriqué par moulage en un matériau de synthèse tel qu'un matériau thermoplastique et obtenu à sa forme définitive sans usinage ni ébavurage complémentaire. Un conduit d'admission 3, d'axe longitudinal 4, est ménagé dans le boítier 2.
Dans le boítier 2, un axe 5 perpendiculaire à l'axe longitudinal 4 du conduit 3 et coupant cet axe 4, est monté tourillonnant, et constitue l'axe de rotation médian et transversal au conduit 3 pour un papillon 6.
L'axe de rotation 5 est monté tourillonnant dans un tronçon central 7 du conduit 3. Dans ce tronçon central 7, la paroi du conduit 3 est une paroi cylindrique droite de section circulaire, qui s'étend sensiblement symétriquement de part et d'autre de l'axe de rotation 5, selon l'axe longitudinal 4 du conduit 3. En aval du bord aval 8 du tronçon central 7, le conduit 3 présente un tronçon aval divergent 9, qui est tronconique du bord aval 8 jusqu'à la sortie 10 du conduit 3, en bas sur la figure 1. Dans ce tronçon aval divergent 9, la section droite du conduit 3 est donc circulaire avec un rayon croissant progressivement, de façon monotone de l'amont vers l'aval.
En amont du bord amont 11 du tronçon central 7, la paroi du conduit 3 est dissymétrique par rapport au plan diamétral passant par l'axe 4 du conduit 3 et le centre de l'axe de rotation 5. Sur une moitié, située à droite de l'axe de rotation 5 sur la figure 1, de la section droite du conduit 3, la paroi du conduit 3 est définie par un tronçon de surface tronconique 12, qui est coaxiale à l'axe 4 comme le divergent 9 en aval, mais convergeant de l'entrée 13 du conduit 3, en partie haute sur la figure 1, jusqu'au bord amont 11 du tronçon central cylindrique 7.
Dans l'autre moitié de la section droite du conduit 3, à gauche, sur la figure 1, de l'axe 4 et de l'axe de rotation 5, la paroi du conduit 3 est délimitée par une portion de surface évolutive 14, de forme complexe, s'étendant en amont du bord amont 11 du tronçon central 7 jusqu'à une position en regard de la tranche du papillon 6 lorsque ce dernier est incliné sur le plan transversal, perpendiculaire à l'axe 4 du conduit 3 et passant par le centre de l'axe de rotation 5, d'un angle particulier, compris entre environ 30° et environ 50°, et en amont de cette portion de surface évolutive 14, la paroi du conduit 3 est délimitée par un tronçon de surface convergente 15, qui converge depuis l'entrée 13 du conduit 3.
Dans la portion de surface évolutive 14, la moitié de section droite correspondante du conduit 3 a une forme sensiblement semi-elliptique, qui évolue progressivement d'une forme semi-circulaire au niveau du bord amont 11 du tronçon central 7 jusqu'à une demi-section droite semi-elliptique de plus petit demi-petit axe au niveau du raccordement entre la portion de surface évolutive 14 et le tronçon de surface convergente 15. En d'autres termes, à chaque niveau de long de l'axe 4 du conduit 3, vers l'amont du bord amont 11 du tronçon central 7, et jusqu'au niveau du raccordement de la portion de surface évolutive 14 avec le tronçon de surface convergente 15, la demi-section droite correspondante du conduit 3 a la forme d'une demi-ellipse dont le demi-petit axe, perpendiculairement à l'axe de rotation 5, diminue progressivement, tandis que son grand axe reste constant et égal au diamètre du tronçon central cylindrique 7.
Le papillon 6, avantageusement en matériau de synthèse tel qu'un matériau thermoplastique, est constitué d'un disque 16 sensiblement circulaire ou faiblement elliptique, d'épaisseur généralement constante, mais pouvant comporter des nervures de renfort, traversant une fente diamétrale de l'axe de rotation 5, et le côté du papillon 6 qui tourne vers l'aval, à l'ouverture du papillon, c'est-à-dire, compte tenu du sens de rotation du papillon à l'ouverture indiqué par une flèche sur la figure 1, la moitié du papillon à droite de l'axe 5 sur cette figure 1, est un demi-disque plat présentant, sur sa face amont, un épaulement 17 moulé de préférence dans le même matériau synthétique que le disque plat 16, et rapporté et fixé, par soudure aux ultrasons par exemple sur le demi-disque qui tourne vers l'aval à l'ouverture du papillon 6 de manière à délimiter un espace fermé. Cet épaulement 17 est constitué par un godet en saillie vers l'amont du conduit 3 et dont la périphérie aval se raccorde à la tranche aval du demi-disque du papillon 6 qui tourne vers l'aval à l'ouverture. La paroi du godet 17 qui est en regard de la paroi du conduit 3 a sensiblement la forme d'une calotte ellipsoïdale dont le grand axe est parallèle à l'axe de rotation 5, décalé d'une faible distance en aval de cet axe 5, et légèrement inférieur au diamètre du tronçon central 7, et dont le petit axe est choisi pour donner à cette paroi de l'épaulement 17 un profil délimitant, avec le profil en regard de la paroi du conduit 3, une section de passage pour l'air admis vers le moteur qui augmente moins vite, par comparaison avec un papillon en disque plat tournant dans un conduit cylindrique, lors de l'ouverture du papillon 6 à partir de sa position d'ouverture minimale, dans laquelle le disque plat 16 et l'essentiel de l'épaulement 17 sont logés dans le tronçon central cylindrique 7, dans une position telle que le disque plat 16 est incliné de quelques degrés sur le plan transversal perpendiculaire à l'axe 4 passant par le centre de l'axe de rotation 5. De la sorte, le demi-disque portant l'épaulement 17 et tournant vers l'aval à l'ouverture est faiblement incliné vers l'aval, tandis que, du côté opposé de l'axe 5, le demi-disque plat, sans épaulement, tournant vers l'amont à l'ouverture du papillon 6, est légèrement incliné vers l'amont. Le profil de la tranche de l'épaulement 17 est choisi pour autoriser la rotation du demi-disque qui le porte vers l'aval, sans contact de l'épaulement 17 avec la paroi du conduit 3.
Sur la coupe axiale de la figure 1, le papillon 6 est représenté dans une position intermédiaire entre sa position d'ouverture minimale et sa position d'ouverture maximum, dans laquelle le disque plat 16 du papillon 6 est orienté sensiblement parallèlement à l'axe 4 du conduit 3. Dans cette position intermédiaire, pour laquelle l'angle d'ouverture du papillon 6 est inférieur à l'angle maximum donné d'inclinaison pour la définition de la surface évolutive 14, le côté en demi-disque plat du papillon 6 qui tourne vers l'amont à l'ouverture du papillon coopère, par sa tranche amont, avec cette surface évolutive 14 pour définir, entre elle et la tranche amont du papillon 6, une section de passage de l'air (circulant de haut en bas sur les figures) qui augmente en fonction de l'angle d'ouverture moins rapidement que dans le cas d'un papillon en disque plat tournant dans un conduit cylindrique, tant que le papillon 6 est dans la phase initiale d'ouverture, dans laquelle sa tranche amont est déplacée en regard de la surface évolutive 14.
On comprend que par le choix du profil de l'épaulement 17, d'une part, et le choix du profil de la surface évolutive 14 en regard du demi-disque plat amont du papillon 6, on peut obtenir pratiquement toute loi désirée de variation du débit d'air en fonction de l'angle d'ouverture du papillon 6, dans un corps papillon 1 dont le boítier 2 présente un conduit d'admission 3 ayant une forme qui le rend facilement démoulable. Ces avantages sont obtenus, dans l'exemple de la figure 1, par la combinaison d'un papillon, dont le bord tournant vers l'aval est épaulé, avec un conduit dont la paroi présente une portion de surface évolutive de forme complexe limitée à une partie de surface située en amont de l'axe de rotation du papillon, en regard du bord du papillon tournant vers l'amont.
La variante de la figure 2 ne se distingue de l'exemple de la figure 1 que par la réalisation de l'épaulement, qui est un godet 17' moulé d'une seule pièce avec le papillon 6' de façon à délimiter, dans le demi-papillon pivotant vers l'aval à l'ouverture, un espace ouvert vers l'aval dans le conduit 3 de même forme que sur la figure 1, de sorte que des références identiques sont utilisées pour repérer des parties identiques en forme.
De même, la variante de la figure 3 ne se distingue des figures 1 et 2 que par la réalisation de l'épaulement 17", qui est plein et moulé et rapporté sur la face amont du demi-disque 16 pivotant vers l'aval à l'ouverture, ou éventuellement moulé d'une seule pièce avec cette moitié de disque 16 pour former le papillon 6". Pour le reste, le boítier 2 et son conduit 3 sont identiques.
Enfin, la variante de la figure 4 est symétrique de celle de la figure 3 par rapport à l'axe de rotation 5 mais le flux d'air circule toujours de haut en bas sur la figure. De ce fait, l'épaulement 17a est sur la face aval de la moitié du disque 16a du papillon 6a qui pivote vers l'amont à l'ouverture, tandis que l'autre moitié du disque 16a, qui pivote vers l'aval à l'ouverture, se déplace en regard de la surface évolutive 14a, en aval du bord aval 11a du tronçon central cylindrique circulaire et droit 7a du conduit 3a. En aval du bord aval 11a et de la surface évolutive 14a, le conduit 3a présente respectivement un divergent tronconique 12a et un divergent 15a, sur les moitiés correspondantes de la section droite, qui s'étendent jusqu'à la sortie 13a du conduit 3a. En amont du bord amont 8a du tronçon central 7a, le conduit 3a présente un convergent 9a tronconique depuis son entrée 10a dans le boítier 2a du corps papillon 1a.
Cette variante présente les mêmes avantages que les précédentes concernant la facilité de moulage et la progressivité de variation du débit d'air. Mais elle peut s'avérer légèrement défavorable au plan des turbulences, dans certaines conditions d'utilisation.

Claims (9)

  1. Corps papillon (1) pour dispositif d'injection de combustible pour moteur à combustion interne, comportant un boítier (2) dans lequel est ménagé un conduit (3) d'admission d'air et comprenant un papillon (6) en forme de disque sensiblement circulaire ou faiblement elliptique, monté sur un axe médian de rotation (5), transversal au conduit (3), et déplaçable entre une position d'ouverture minimum, éventuellement nulle, et une position d'ouverture maximum pour laquelle le plan du papillon (6) est orienté sensiblement parallèlement à l'axe (4) du conduit d'admission (3), le côté du papillon (6) qui tourne vers l'amont, respectivement vers l'aval, à partir de la position d'ouverture minimum ayant une forme de demi-disque plat, et le conduit d'admission (3) ayant une paroi qui présente, du côté en demi-disque plat du papillon (6) et en amont, respectivement en aval, de la position d'ouverture minimum du papillon (6), une portion de surface évolutive (14) de forme complexe coopérant avec le côté en demi-disque plat du papillon (6) de façon que la section de passage délimitée entre eux augmente au début de l'ouverture du papillon (6), en fonction de l'angle d'ouverture, moins rapidement que dans le cas d'un conduit cylindrique,
    caractérisé en ce que ladite portion de surface évolutive (14) présente, à chaque niveau le long de l'axe (4) du conduit (3) d'admission et sur la moitié de la section droite du conduit (3) du même côté de l'axe (4) du conduit que le côté en demi-disque plat du papillon (6), une section sensiblement en forme de demi-ellipse, dont le demi petit axe, perpendiculairement à l'axe de rotation (5), diminue progressivement jusqu'à un angle d'ouverture déterminé du papillon (6), tandis qu'en amont, respectivement en aval, de cette portion de surface évolutive (14) et sur la même moitié de section droite du conduit (3), ainsi que sur l'autre moitié de la section droite du conduit (3), du côté du papillon (6) qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture, et jusqu'au niveau le long de l'axe (4) du conduit d'admission qui correspond au bord aval (11), respectivement amont, de ladite portion de surface évolutive (14), la paroi du conduit (3) est convergente, respectivement divergente, le côté du papillon (6) qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture présentant, sur sa face amont, respectivement aval, un épaulement (17) dont la tranche a un profil choisi pour ralentir l'augmentation de section de passage lors de l'ouverture initiale du papillon (6), par rapport à un côté en demi-disque plat du papillon tournant vers l'aval, respectivement vers l'amont, dans un conduit cylindrique, le conduit d'admission (3) présentant, en aval, respectivement en amont, de la position d'ouverture minimum du papillon (6), un tronçon aval (9) divergent jusqu'à la sortie (10), respectivement amont convergent depuis l'entrée, du conduit.
  2. Corps papillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la position d'ouverture minimum du papillon (6), ce dernier est disposé dans un tronçon central (7) cylindrique droit de section circulaire du conduit d'admission (3), ledit tronçon central (7) étant sensiblement symétrique selon l'axe (4) du conduit d'admission (3), de part et d'autre de l'axe de rotation (5).
  3. Corps papillon selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit tronçon aval divergeant (9), respectivement amont convergeant, du conduit d'admission (3) est tronconique du bord aval (8), respectivement amont, dudit tronçon central cylindrique (7) jusqu'à la sortie (10), respectivement l'entrée, dudit conduit d'admission (3).
  4. Corps papillon selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le tronçon convergent, respectivement divergent, de la moitié de la paroi du conduit d'admission (3) en amont, respectivement en aval, de la position d'ouverture minimum du papillon (6) et du même côté de l'axe de rotation (5) que le côté du papillon (6) qui tourne vers l'aval, respectivement vers l'amont, à l'ouverture, est une portion de surface tronconique (12) convergeant de l'entrée (13), respectivement de la sortie, du conduit (3) jusqu'au bord amont (11), respectivement aval, dudit tronçon central cylindrique (7).
  5. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boítier (2) avec son conduit d'admission (3) est moulé d'une seule pièce à la forme définitive en une matière de synthèse, par exemple thermoplastique.
  6. Corps papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit épaulement (17) sur une face du papillon (6) présente une forme sensiblement de calotte ellipsoïdale de grand axe sensiblement parallèle à l'axe de rotation (5) mais légèrement décalé vers l'aval de ce dernier, et dont la périphérie se raccorde à la tranche du côté de papillon (6) tournant vers l'aval, respectivement vers l'amont.
  7. Corps papillon selon la revendication 6, caractérisé en ce que son papillon (6) est en matière de synthèse, par exemple thermoplastique, et comporte un disque plat (16) sur lequel ledit épaulement (17) est moulé ou rapporté, par exemple fixé par soudure aux ultrasons.
  8. Corps papillon selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit épaulement (17) est formé par un godet délimitant un espace fermé.
  9. Corps papillon selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit épaulement (17') est formé par un godet moulé avec le papillon (6') et délimitant un espace ouvert vers l'aval dans le conduit.
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