FR2626954A1

FR2626954A1 - ELECTRICALLY CONTROLLED ROTARY VALVE AND POWER SUPPLY DEVICE FOR MOTOR COMPRISING APPLICATION

Info

Publication number: FR2626954A1
Application number: FR8801577A
Authority: FR
Inventors: Philippe Bauer
Original assignee: Solex SA
Current assignee: Solex SA
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-08-11
Anticipated expiration: 2008-02-10
Also published as: BR8900649A; GB2215817A; IT1230443B; FR2626954B1; DE8901561U1; GB2215817B; GB8902385D0; IT8947623A0; ES2010121A6

Abstract

La vanne est notamment utilisable dans un dispositif d'alimentation en combustible pour moteur à combustion interne pour régler un débit d'air. Elle comprend un boîtier 12 muni de passages 24, 26 d'entrée et de sortie et un équipage rotatif 14 entre une première position où il met en communication les passages et une seconde position où il sépare les passages, équipage sollicité vers une des positions par un ressort de rappel et amené dans l'autre position par un bobinage de commande lorsque ce dernier est alimenté. Le ressort de rappel 28 est constitué par un ressort en spirale fixé à l'équipage 14 et au boîtier 12 et placé de façon à s'appliquer contre un au moins des passages 24, 26 et à le fermer dans l'une des deux positions de l'équipage rotatif.The valve can in particular be used in a fuel supply device for an internal combustion engine to adjust an air flow. It comprises a housing 12 provided with entry and exit passages 24, 26 and a rotary assembly 14 between a first position where it places the passages in communication and a second position where it separates the passages, the assembly urged towards one of the positions by a return spring and brought into the other position by a control winding when the latter is supplied. The return spring 28 is constituted by a spiral spring fixed to the assembly 14 and to the housing 12 and placed so as to bear against at least one of the passages 24, 26 and to close it in one of the two positions of the rotating crew.

Description

Vanne rotatIve à commade électriue et diaositif d'a-Rotary valve with electric and diaositive control

limentation Dour moteur en comtortant apl>ication. - Power supply to the motor with aplication. -

L'invention concerne les vannes à -commande élec- The invention relates to electrically controlled valves.

trique, dites souvent électrovannes, du type comprenant un boîtier muni de passages d'entrée et de sortie et un équipage rotatif entre une première position o il met - en communication les passages et une seconde position o- il sépare les passagest équipage sollicité vers une desz positions par un ressort de rappel et amené dans l'autre position par un bobinage de commande lorsque ce dernier stick, often called solenoid valves, of the type comprising a housing provided with inlet and outlet passages and a rotary assembly between a first position where it places - in communication the passages and a second position where it separates the passagest of the crew sought towards a in two positions by a return spring and brought into the other position by a control winding when the latter

est alimenté.is powered.

On connaiît déjà des vannes de ce. type1, doQnt l'équipage mobile comprend un tiroir obturateur pouvant We already know valves of this. type1, doQnt the moving part includes a shutter drawer which can

tourner dans le boôltier entre les deux positions. Le- turn in the case between the two positions. The-

tiroir et le boitier dans lequel il glisse doivent étre usinés de façon précise. Le tiroir a une inertie él*vée et ' son déplacement & cadence élevée exige un courant important. L'usure est rapide lorsque la fréquence de mise en action de la vanne est élevée. Ce dernier cas est en particulier celui de vannes à deux positions utilisées pour commander un débit par modification du drawer and the case in which it slides must be precisely machined. The drawer has a high inertia and its displacement & high rate requires a large current. Wear is rapid when the valve actuation frequency is high. The latter case is in particular that of two-position valves used to control a flow rate by modifying the

rapport cyclique de créneaux de courant d'alimentation- duty cycle of feed current slots -

électrique appliqué à la vanne., lDans bien des cas il n'est pas nécersaire que la applied to the valve., l In many cases it is not necessary that the

vanne soit parfaitement étanche lorsque l 'équipage rota- valve is perfectly sealed when the rotating crew

tif est dans la seconde position. A titre d'application importante o cette condition n'est pas impérative, on peut citer la commande d'un débit d'air ou d'air carburé dans des systèmes d'alimentation de moteur à combustion interne, & injection ou & carburation. Zn particulier, les systèmes d'alimentation des- moteurs de véhicules munis d'accessoires & alimentation électrique, tels que climatiseur, direction assistée, éclairage de forte tif is in the second position. As an important application where this condition is not imperative, mention may be made of the control of a flow of air or of carbureted air in internal combustion engine supply systems, & injection or & carburetion. Zn in particular, power systems for vehicle engines fitted with accessories & power supply, such as air conditioning, power steering, bright lighting

puissance doivent souvent comporter un canal d'aenee - power must often include an airway channel -

d'air en dérivation sur le papillon actionné par le conducteur. Ce canal est muni d'une vanne commandée par un circuit sensible à la vitesse du moteur. Lotsque ce dernier est au ralenti, le circuit commande la vanne pour admettre un débit suffisant pour empêcher la vitesse de descendre en dessous d'une valeur déterminée en cas de surcharge du'moteur, due par exemple à la mise bypass air on the throttle actuated by the driver. This channel is provided with a valve controlled by a circuit sensitive to the speed of the motor. When the latter is idling, the circuit controls the valve to admit sufficient flow to prevent the speed from falling below a determined value in the event of motor overload, due for example to the setting

en action d'un accessoire.in action of an accessory.

La présente invention vise & fournir une vanne à The present invention aims & provides a valve to

commande électrique répondant mieux que celles antérieu- electric control responding better than previous ones

rement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce que son coût est faible, qu'elle ne présente que well known to the requirements of the practice, in particular in that its cost is low, that it presents only

des frottements réduits et qu'elle a une faible inertie. reduced friction and that it has a low inertia.

Dans ce but l'invention propose une vanne du type ci-dessus défini, caractérisée en ce que le ressort de rappel est constitué par un ressort en spirale fixé à l'équipage et au boetier et placé de façon à s'appliquer contre un au moins des passages et à le fermer dans For this purpose, the invention proposes a valve of the type defined above, characterized in that the return spring is constituted by a spiral spring fixed to the crew and to the case and placed so as to be applied against one at fewer passages and to close it in

l'une des deux positions de l'équipage rotatif. one of the two positions of the rotary crew.

En général le ressort spiral est prévu pour s'appliquer contre la paxoi du botier et fermer les passages lorsque l'équipage est dans la position vers In general the spiral spring is intended to be applied against the paxoi of the case and to close the passages when the crew is in the position towards

laquelle le ressort de rappel le sollicite. which the return spring urges.

L'invention propose également un dispositif d'alimentation en combustible pour moteur à combustion interne, comportant un canal d'air ou d'air carburé en dérivation sur le papillon actionné par le conducteur, The invention also proposes a fuel supply device for an internal combustion engine, comprising an air or carburetted air duct on the throttle actuated by the driver,

muni d'une vanne selon l'une quelconque des revendica- fitted with a valve according to any one of the claims

tions précédentes, actionnée par des créneaux de courant de rapport cyclique variable fournis par un circuit previous operations, operated by current slots of variable duty cycle supplied by a circuit

sensible à la vitesse du moteur au ralenti. sensitive to engine speed at idle.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de The invention will be better understood on reading

la description qui suit d'un mode particulier de réali- the following description of a particular mode of realization

sation, donné à titre d'exemple non limitatif. La sation, given by way of nonlimiting example. The

description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, description refers to the accompanying drawings,

dans lesquels:wherein:

-3- --3- -

- la figure t est une vue de la vanne en coupe suivant un plan perpendiculaire à son axe, '.quipage - Figure t is a view of the valve in section along a plane perpendicular to its axis, '.

mobile étant dans la position correspondant à la ferme- mobile being in the position corresponding to the

ture et la vanne représentée placée dans un canal d'air de ralenti d'un système d'alimentation pour moteur a ture and the valve shown placed in an idle air channel of a supply system for engine a

combustion interne pour commander un débit d'air - internal combustion to control an air flow -

- la fiqure 2, similaire & la figure 1, montre l'équipage mobile dans la position d'ouverture de la vanne; - la figure 3 est une vue simplifiée en coupe - Figure 2, similar to Figure 1, shows the moving element in the valve open position; - Figure 3 is a simplified sectional view

suivant la ligne II-III de la figure 2. along line II-III of Figure 2.

La vanne 10 montrée schématiquement en figures 1 The valve 10 shown schematically in Figures 1

à 3 comporte un boîtier 12 de forme générale cylindrique- to 3 comprises a housing 12 of generally cylindrical shape-

munie de fonds, contenant un équipage rotatif 14. Cet équipage est constitué d'un arbre 18 coaxial au boitier provided with bottoms, containing a rotary assembly 14. This assembly consists of a shaft 18 coaxial with the housing

12, dans lequel il peut tourner, et d'un rotor 16 coopé- 12, in which it can rotate, and a rotor 16 cooperated

rant avec un stator porté par le boîtier pour constituer un moteur & fonctionnement alternatif. Dans le mode de rant with a stator carried by the housing to constitute a motor & alternative operation. In the mode of

réalisation illustré, le rotor 16 porte un bobinage ali- illustrated embodiment, the rotor 16 carries a winding

menté depuis l'extérieur par des-contacts 20 traversant le boitier 12 et ce dernier porte-des masses polaires 22, constituées par exemple par les extrémités d'un aimant permanent. Lorsque le bobinage, constitué- par exemple de deux bobines, est excite, il tend & amener le rotor dans la position o il est représenté en figure 2, Le rotor et le boîtier 12 délimitent une chambre traversée par l'arbre 18 et munie de-deux passages 24 et 26 dont l'un constitue entrée et l'autre sortie. Dans la mented from the outside by contacts 20 passing through the housing 12 and the latter carrying polar masses 22, constituted for example by the ends of a permanent magnet. When the winding, consisting for example of two coils, is excited, it tends to bring the rotor into the position where it is represented in FIG. 2, The rotor and the housing 12 delimit a chamber traversed by the shaft 18 and provided with -two passages 24 and 26, one of which constitutes an inlet and the other an outlet. In the

chambre est placé un ressort de rappel en spirale 28- chamber is placed a spiral return spring 28-

dont une partie terminale est fixée à plat contre la paroi du boîtier, par exemple & l'aidé d'une vis 30 et dont l'autre partie terminale estencastrée dans 'arbrée: 18. Le ressort est monté de façon qu'il exerce sur l'arbre un moment qui tend A amener-l'équipage rotatif dans la position montrée en figure 1, plus faible que le couple électromagnétique exercé par le moteur lorsque one end part of which is fixed flat against the wall of the housing, for example with the aid of a screw 30 and the other end part of which is embedded in the shaft: 18. The spring is mounted so that it exerts on the shaft a moment which tends to bring the rotary assembly into the position shown in FIG. 1, lower than the electromagnetic torque exerted by the motor when

2 6269542 626954

les bobines sont alimentées.the coils are energized.

L'un des passages au moins-(le passage 24 dans le mode de réalisation montré en figures 1 à 3) est placé de façôn que le ressort de rappel en spirale 28 s'applique contre son débouché et l'obture, au moins approximativement, lorsque le ressort est détendu At least one of the passages (passage 24 in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3) is placed in such a way that the spiral return spring 28 is applied against its outlet and blocks it, at least approximately , when the spring is relaxed

(c'est-&-dire lorsque les bobines ne sont pas alimen- (i.e. when the coils are not supplied

tées). Par contre, le ressort est décollé de la paroi et ouvre le passage lorsque l'équipage rotatif est amené O10 par le couple électromagnétique du moteur dans la tees). On the other hand, the spring is detached from the wall and opens the passage when the rotary assembly is brought O10 by the electromagnetic torque of the motor in the

position montrée en figure 2.position shown in figure 2.

La disposition montrée en figures 1 à 3 est susceptible de nombreuses variantes. La disposition des éléments du moteur peut être inversée, le rotor portant alors un. ou plusieurs aimants permaments et le boîtier portant les bobines. Le rotor peut êtra aussi constitué d'un simple noyau de fer doux. Les passages 24 et 26 peuvent être disposés côte à côte pour être obturés l'un et l'autre par le ressort 28, au lieu d'être placés & distance l'un de l'autre. Les deux extrémités du ressort de rappel peuvent être fixées au boîtier, sa partie centrale étant alors encastrée dans l'arbre, comme cela The arrangement shown in Figures 1 to 3 is susceptible of numerous variants. The arrangement of the motor elements can be reversed, the rotor then carrying one. or several permanent magnets and the housing carrying the coils. The rotor can also be made up of a simple soft iron core. The passages 24 and 26 can be arranged side by side to be closed one and the other by the spring 28, instead of being placed at a distance from each other. The two ends of the return spring can be fixed to the housing, its central part then being embedded in the shaft, like this

- est indiqué en traits mixtes sur la figure 2. Le débou- - is indicated in dashed lines in Figure 2. The outlet

ché du passage obturable par le ressort spiral de rappel 28 peut avoir diverses formes, par exemple circulaire, allongée dans le sens circonférentiel, triangulaire etc. En modifiant la forme du débouché, on change la loi de variation du débit en fonction du déplacement angulaire the passage closable by the spiral return spring 28 can have various shapes, for example circular, elongated in the circumferential direction, triangular etc. By modifying the shape of the outlet, we change the law of variation of the flow according to the angular displacement

de l'équipage rotatif.of the rotary crew.

On voit que l'équipage mobile a une inertie mi- We see that the moving part has a half inertia

nimale car sa masse est pratiquement celle du rotor. minimal because its mass is practically that of the rotor.

L'usure de l'élément obturateur, constitué par le res- The wear of the shutter element, constituted by the res-

sort de rappel en spirale 28, est très faible, car ce ressort s'applique et se soulève contre la paroi sans glissement. relatit. En utilisant un ressort en spirale 28 constitué par une lame mince et très souple capable spiral return spell 28, is very weak, because this spring is applied and lifts against the wall without sliding. narrated. By using a spiral spring 28 constituted by a thin and very flexible blade capable

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de recouvrir la totalitê du débouché du passage 24, le débit traversant. la vanne peut être pratiquement nul to cover the entire outlet of passage 24, the through flow. the valve can be practically zero

lorsque les bobines de la vanne ne sont pas alimentées. when the valve coils are not energized.

La figure 1 montre la vanne montée sur un dis- Figure 1 shows the valve mounted on a device.

positif d'alimentation en air d'un moteur à combistion positive air supply of a combustion engine

interne, par exemple & injection indirecte de carburant. internal, for example & indirect fuel injection.

Le dispositif comprend un corps 32 dans lequel est ménagé un conduit d'admission 34. Dans le conduit 34 est placé un papillon 36 porté par-un axe 38- actionné par le The device comprises a body 32 in which an intake duct 34 is formed. In the duct 34 is placed a butterfly 36 carried by an axis 38- actuated by the

O10 conducteur. Lorsque le moteur est au ralenti, le papil- O10 conductor. When the engine is idling, the

Ion 36 occupe la position montrée en figure ', vers laquelle il est sollicité par un ressort de raRpel,- et obture le conduit. L'air nécessaire au fonctionnement du moteur au ralenti est amené par un canal 40 ménagé dans Ion 36 occupies the position shown in Figure ', to which it is biased by a raRpel spring, - and closes the conduit. The air necessary for the engine to operate at idle is supplied through a channel 40 formed in

le corps 32 et reliant deux points du conduit d'admis- the body 32 and connecting two points of the intake duct

sion situés respectivement en amont et en aval du papil- located respectively upstream and downstream of the papill-

ion. Sur ce canal est interposé-la vanne 10, Le bobinage de commande de la vanne est alimenté parun circuit 42 en créneaux de courant à une fréquence de quelques dizaines & quelques centaines de hertz, généralement fixe, par exemple de 100 Hz. Le circuit reçaoit un sinal d'entrée fourni par un capteur 44 de vitesse du moteur, ion. The valve 10 is interposed on this channel. The valve control winding is supplied by a circuit 42 with current slots at a frequency of a few tens & a few hundred hertz, generally fixed, for example 100 Hz. The circuit receives an input signal supplied by a motor speed sensor 44,

constitué par exemple par un capteur placé-sur le rup- constituted for example by a sensor placed-on the rup-

teur d'allumage. Le circuit est prévu pour modifier le rapport cyclique des impulsions envoyées & la vanne 10 ignition tor. The circuit is designed to modify the duty cycle of the pulses sent & the valve 10

de façon & interdire àA la vitesse de ralenti de descen- so as to prohibit at the lowering idle speed

dre au dessous d'une valeur prédéterminée. Lorsque le moteur est en charge et tourne A une vitesse supér-ieure dre below a predetermined value. When the engine is loaded and running at a higher speed

& sa vitesse normale de ralenti, le circuit 42 n'envoe. At its normal idling speed, circuit 42 does not send.

aucune impulsion de courant à l'électrovanne qui teste fermée en permanence. Aucun débit d'ait ne parcut le canal 40. Si au contraire, alors que le moteur est au ralenti, sa vitesse tend & diminuer -au dessous d'une valeur déterminée, préaffichée une fois pour toutes ou éventuellement fonction de la -température du moteur fournie par un second capteur 46, le circuit 42 envoie un courant iélectrique. en forme de créneaux, de rapport cyclique augmentant avec l'écart entre la vitesse prédéterminée et la vitesse réelle. tn conséquence le débit d'air fourni au moteur par le canal 40 augmente et ramène la vitesse de ralenti vers sa valeur de consigne. Parallèlement, le système de commande du débit de combustible injecté par cycle intervient pour augmenter no current pulse at the solenoid valve which tests permanently closed. No flow of water travels through channel 40. If, on the contrary, while the engine is idling, its speed tends to decrease below a determined value, pre-displayed once for all or possibly depending on the temperature of the motor supplied by a second sensor 46, the circuit 42 sends an electric current. in the form of slots, with a duty cycle increasing with the difference between the predetermined speed and the real speed. Consequently, the air flow supplied to the engine through channel 40 increases and brings the idle speed back to its set value. At the same time, the fuel flow control system injected per cycle intervenes to increase

la quantité de carburant injecté.the amount of fuel injected.

Le circuit peut être également prévu pour four- The circuit can also be provided for

nir un apport d'air additionnel au moteur lorsqu'il provide additional air to the engine when

fonctionne à vide alors qu'il est froid. runs empty when it is cold.

La vanne suivant l'invention est susceptible de nombreuses applications autres que celle qui vient d'être décrite.. En particulier le canal 40 peut être ménagé dans le corps d'un carburateur pour fournir un couplement d'air au moteur. Et la vanne est utilisable chaque fois que l'on cherche à commander un débit de gaz dans un canal à l'aide d'un signal électrique se présentant sous forme de créneaux de courant de rapport' The valve according to the invention is capable of numerous applications other than that which has just been described. In particular, the channel 40 can be formed in the body of a carburetor to provide air coupling to the engine. And the valve can be used whenever an attempt is made to control a gas flow in a channel using an electrical signal in the form of ratio current slots.

cyclique variable.variable cyclic.

Z626954Z626954

Claims

REVENDICA? IONS

1. Rotary valve & electric control comprising a housing (12) provided with inlet and outlet passages (24,26E) and a rotary crew (14) entered a first position where it puts the

passages and a second position - where it separates the steps -

wise, crew biased towards one of the positions by a return spring and brought into the other position by a control winding when the latter is energized, characterized in that the return spring (28) is

consisting of a fixed spiral spring & the crew-

ú14) and to the housing (12) and placed so as to be applied.

against at least one of the passages (24,46) and to close it

in one of the two positions of the rotary crew.

22. Valve according to claim 1, characterized in that the spiral spring (28) is prev.pour to apply against the wall of the boat and. close the passage when the crew is in the towards position

which the spring requests.

3. Valve according to claim 1 or 2, character-

in that one of the end parts of the spiral spring t28) is fixed flat between the housing (12)

while the other end part of the spring -is in-

castrated in a tree (18} belonging to the crew

rotary.

4. Valve according to claim I or 2, character-

laughed in that 1the end parts of the spring in 'spi-

are fixed flat against the shoemaker while the

central part of the spring is embedded in a shaft-

(18} belonging to the rotary crew.

5. Valve according to claim 3 or 4, char-

in that said passages (24, 26) are placed side by side so as to be both closed by

the return spring (28). -

6. Fuel supply device for internal combustion engine, comprising an air -8 or carburetted air channel placed in bypass on a throttle actuated by the driver, provided with a valve according to one

any of the preceding claims, operated by

current slots supplied by a sensitive circuit & the speed of the motor when the latter is idling

and / or runs empty & cold.