FR3026441B1 - Injecteur de fluide electromagnetique ayant une structure anticorrosion - Google Patents

Injecteur de fluide electromagnetique ayant une structure anticorrosion Download PDF

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Abstract

Un injecteur de fluide comprend une structure de soupape mobile dans la traversée entre une première position et une seconde position. La structure de soupape comprend un tube (24) creux possédant un axe longitudinal et un élément (12) de soupape relié à une extrémité du tube (24) par une soudure (30), une zone (Z) de soudure étant définie à l'intérieur du tube (24) d'une façon générale près la soudure (30). Le tube (24) possède des surfaces définissant un trou (26') traversant qui est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du tube (24). Le trou (26') traversant permet au fluide d'entrer à l'intérieur du tube (24). La structure anticorrosion est disposée dans le tube (24) entre le trou (26') traversant et l'élément (12) de soupape pour empêcher le fluide dans le tube (24) d'accéder à la zone (Z) de soudure.

Description

INJECTEUR DE FLUIDE ELECTROMAGNETIQUE AYANT UNE STRUCTURE ANTICORROSION
DOMAINE
Le mode de réalisation concerne un injecteur de fluide électromagnétique et, plus particulièrement, un injecteur de fluide électromagnétique qui comprend une structure permettant de réduire la sensibilité aux attaques corrosives par le fluide de travail à proximité d'une zone de soudure de 1'inj ecteur.
CONTEXTE L'injecteur de fluide Continental Deka VII n'est traditionnellement utilisé que pour les systèmes d'alimentation en carburant de moteur à essence multipoint à basse pression. L'absence de composés oxygénés dans l'essence réduit le potentiel d'attaque corrosive sur les composants du chemin de fluide de 1'injecteur. Au cours des dernières années, 1'injecteur Deka VII a été modifié afin d'être utilisé dans les systèmes de post-traitement d'échappement où le fluide de travail peut être une solution aqueuse d'urée (AUS-32) (marque de fabrique), avec un potentiel de corrosion accru. En variante, les carburants utilisés pour les moteurs à essence ont maintenant une teneur croissante en éthanol (un carburant oxygéné), et sur certains marchés tels que le Brésil, le carburant peut être souvent constitué de façon prédominante d'éthanol. Il existe également des configurations modifiées de 1'injecteur destinées aux applications à teneur en éthanol élevé qui servent à chauffer activement le carburant, ce qui augmente encore le potentiel d'attaque corrosive. La configuration actuelle de 1'injecteur Deka VII (et de la prochaine génération de Deka) comprend une soudure de deux sous-composants qui se trouvent à un endroit où les processus de corrosion pourraient être facilités, ce qui peut conduire à des endommagements et des pannes de l'injecteur lorsqu'il est utilisé dans ces environnements corrosifs.
En référence aux figures 1 à 3, l'injecteur de fluide Continental Deka VII classique, indiqué d'une façon générale en 10, est un injecteur de fluide électromagnétique à basse pression qui utilise une bille standard 12 associée à un siège de soupape conique 14, et un générateur de pulvérisation à élément déprimogène ou disque de dosage 16 dont l'utilisation est largement répandue pour les ports d'injection d'essence. Lorsque la bobine de l'injecteur 18 est excitée, l'induit 20 est attiré vers le stator 22, ou la pièce polaire. L'induit 20 est relié à la bille de dosage 12 par un tube 24. Ainsi, la bille 12 est soulevée du siège de soupape de l'injecteur 14 pour permettre au fluide sous pression de circuler à travers un disque de dosage 16.
En référence à la figure 3, l'ensemble induit-tube-bille est constitué de trois composants qui sont soudés ensemble. Le fluide circule à travers un trou 21 percé dans l'axe longitudinal de l'induit 20 jusque dans le tube 24. Les surfaces de la zone conique du tube 39 définissent au moins un trou traversant 26 qui est disposé transversalement par rapport à un axe longitudinal du tube 24. En raison de considérations de coût, la configuration utilise un roulement à billes comme bille 12 et un tube étiré 24 qui sont soudés ensemble au laser au niveau de la soudure 30 (figure 4) .
Le joint de soudure résultant crée un volume de fissures V du côté « arrière » de la bille 12. Ce volume de fissures V se trouve dans une zone Z (figure 3) où le fluide est supposé être en grande partie stagnant. La résistance à la corrosion du matériau dans la zone affectée par la chaleur de soudage a aussi tendance à être quelque peu affaibli, en dépit du fait que les matériaux des sous-composants soudés sont des aciers inoxydables. Le procédé de soudage peut conduire à une destruction ou une occupation des sites de chrome, qui forment la couche d'oxydation passive qui confère les propriétés de résistance à la corrosion aux aciers inoxydables. Des tests ont montré que la combinaison de fluide oxygéné stagnant dans le volume de fissures et les matériaux ayant une résistance affaiblie conduit à la corrosion de ce joint. L'absence de corrosion sur la surface « extérieure » du joint est le résultat d'une surface plane et lisse et d'un écoulement de fluide continu sur cette surface.
Ainsi, il existe également un besoin d'éliminer l'exposition de la zone de soudure à l'intérieur du tube d'injecteur au fluide de travail d'une manière efficace en termes de coûts. RÉSUMÉ
Un objet de l'invention est de satisfaire aux besoins mentionnés ci-dessus. En conformité avec les principes d'un mode de réalisation, cet objectif est atteint à l'aide d'un injecteur de fluide comportant une entrée, une sortie, et une traversée servant de conduit d'écoulement de fluide depuis l'entrée jusqu'à la sortie. L'injecteur de fluide comprend une structure de soupape mobile dans la traversée entre une première position et une seconde position. La structure de soupape comprend un tube creux possédant un axe longitudinal et un élément de soupape relié à une extrémité du tube par une soudure, une zone de soudure étant définie à l'intérieur du tube d'une façon générale près de la soudure. Les surfaces dans le tube définissent un trou traversant qui est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du tube. Le trou traversant est conçu et agencé de façon à permettre au fluide d'entrer à l'intérieur du tube. Un siège est prévu à la sortie et possède au moins un passage de siège en communication avec la traverse. Le siège est en engagement contigu avec une partie de l'élément de soupape dans la première position, fermant ainsi au moins un passage de siège et empêchant le fluide de sortir de 1'au moins un passage de siège. L'élément de soupape, dans la seconde position de la structure de soupape, est espacé d'au moins un passage de siège de sorte que le fluide peut se déplacer à travers la traversée et sortir par au moins un passage de siège. La structure anticorrosion est disposée dans le tube entre le trou traversant et l'élément de soupape, et est conçu et agencé de façon à empêcher le fluide dans le tube d'accéder à la zone de soudure.
Conformément à un autre aspect d'un mode de réalisation décrit, un procédé empêche la corrosion dans un injecteur de fluide. L'injecteur de fluide comporte une entrée, une sortie, une traversée servant de conduit d'écoulement de fluide depuis l'entrée jusqu'à la sortie, et une structure de soupape mobile dans la traversée par rapport à un siège entre une première position d'engagement avec le siège pour empêcher le fluide de sortir par la sortie et une seconde position de dégagement du siège pour permettre au fluide de sortir par la sortie. La structure de soupape comprend un tube creux ayant possédant un axe longitudinal et un élément de soupape relié à une extrémité du tube par une soudure, une zone de soudure étant définie à l'intérieur du tube d'une façon générale près de la soudure. Le procédé produit un trou traversant dans le tube qui est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du tube. Le trou traversant est conçu et agencé de façon à permettre au fluide d'entrer à l'intérieur du tube. Le procédé empêche le fluide à l'intérieur du tube d'accéder à la zone de soudure. D'autres objets, particularités et caractéristiques de la présente invention, ainsi que les procédés de fonctionnement et les fonctions des éléments associés de la structure, la combinaison de parties et l'économie de fabrication ressortiront plus clairement de la lecture de la description détaillée suivante en référence aux dessins ci-joints, lesquels font partie du présent exposé.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés de celle-ci, considérées conjointement aux dessins joints, dans lesquels des références numériques identiques désignent des parties identiques, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe transversale classique d'un injecteur de fluide électromagnétique ; la figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie encerclée en 2 à la figure 1 ; la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie du tube et de la bille de l'injecteur de la figure 1, montrant un écoulement à travers le trou ménagé dans le tube ; la figure 4 est une vue à plus grande échelle montrant une soudure reliant le tube à la bille de l'injecteur de la figure. 1 ; la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un injecteur de fluide électromagnétique ayant une structure anticorrosion conformément à un mode de réalisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'EXEMPLE DE REALISATION
En référence à la figure 5, un injecteur de fluide est représenté, indiqué d'une façon générale en 10', selon un mode de réalisation. L'injecteur de fluide 10' comporte une entrée de fluide 32 à une extrémité amont de 1'injecteur 33, une sortie de fluide 34 à une extrémité aval 35 de 1'injecteur, et une traversée de fluide 36 s'étendant de l'entrée de fluide 32 à la sortie de fluide 34. L'injecteur 10' est du type électromagnétique classique, comportant un induit 20 actionné par une bobine 18. La force électromagnétique est générée par la circulation du courant de l'unité de commande électronique (non représentée) à travers la bobine 18. Le mouvement de l'induit 20 déplace également un tube creux 24 fixé de manière fonctionnelle et l'élément de soupape 12 à des positions qui sont séparées d'un siège 14 ou bien contiguës à celui-ci. De préférence, l'élément de soupape 12 est une bille et le siège 14 est conique. Une extrémité du tube 24 est reliée à l'élément de soupape 12 par une soudure 30 et le tube 24 et l'élément de soupape 12 définissent une structure de soupape de l'injecteur 10'. Le tube 24 et l'élément de soupape 12 sont de préférence en acier inoxydable. Une zone de soudure Z est définie à l'intérieur du tube 24 d'une façon générale près de la soudure 30.
Lorsque la bobine 18 est excitée, l'induit 20 se déplace vers une pièce polaire fixe 22 et l'élément de soupape 12 est soulevé du siège de soupape d'injecteur 14 pour permettre au fluide sous pression de circuler à travers un disque de dosage 16 de manière classique.
Les surfaces dans le tube 24 définissent au moins un trou traversant 26' qui est disposé transversalement par rapport à un axe longitudinal A du tube 24. Dans le mode de réalisation, le tube 24 comprend une partie de diamètre constant 37 et une partie conique adjacente 39 qui est disposée de manière adjacente à l'élément de soupape 12. Le trou traversant 26' est ménagé dans la partie de diamètre constant 37 du tube 24. Ainsi, par rapport au trou 26 de l'injecteur classique 10 de la figure 1, le trou traversant 26' de la figure 5 est déplacé de manière à être disposé vers l'extrémité supérieure 40 du tube 24 opposée à la partie conique 39 du tube 24.
Le déplacement du trou 26' laisse de la place pour la structure anticorrosion, indiqué d'une façon générale en 38. La structure anticorrosion 38 sert à empêcher que la zone de stagnation ou de soudure Z à l'intérieur du tube 24 soit exposée au fluide de travail. Dans le mode de réalisation, la structure anticorrosion 38 comprend un bouchon 42 en élastomère disposé à l'intérieur du tube 24 entre le trou traversant 26' et l'élément de soupape 12 afin d'empêcher le fluide à l'intérieur du tube 24 d'accéder à la zone de soudure Z critique.
Dans le mode de réalisation, le bouchon 42 en élastomère se compose d'une bille moulée sphérique disposée dans la partie de diamètre constant 37 du tube 24. Le bouchon 42 est de préférence en un matériau élastomère élastique qui résiste à l'exposition au fluide de travail, tel qu'une solution d'urée et des carburants hydrocarbures. Par exemple, le bouchon 42 peut être constitué de caoutchouc de monomère éthylène-propylène-diène (EPDM) ou de caoutchouc fluorocarboné (FKM). Bien que, dans ce cas, le V de la géométrie et du volume de la stagnation ou de la zone de soudure Z restent volume de fente, le matériau pur du tube 24 et le bouchon d'élastomère 42 sont suffisamment résistants à l'attaque corrosive et empêchent la corrosion à la zone de soudure Z depuis le fluide l'intérieur du tube 24 est empêchée de venir en contact des surfaces de l'élément de soupape 12 et le tube 24 près de la soudure 30.
On aura à l'esprit que le bouchon 42 peut prendre différentes formes. Par exemple, une forme cylindrique ou tronconique peuvent conférer une robustesse supplémentaire par réduction du volume de fissures V côté fluide qui subsiste comme dans 1'injecteur classique 10. De même, le matériau à partir duquel est fabriqué le bouchon peut également varier. Par exemple, des bouchons métalliques et/ou des matériaux d'étanchéité durcis sur place peuvent être utilisés pour obtenir une résistance à des fluides spécifiques et/ou pour contribuer à l'efficacité du bouchon.
Les modes de réalisation préférés précédents ont été présentés et décrits dans le but d'illustrer les principes structurels et fonctionnels de la présente invention, ainsi que d'illustrer les procédés d'utilisation des modes de réalisation préférés, et sont sujets à des modifications sans sortir de ces principes. Par conséquent, la présente invention inclut toutes les modifications envisagées dans l'esprit de l'invention.
De préférence, le tube et l'élément de soupape sont chacun en en acier inoxydable.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Injecteur (10') de fluide comprenant une entrée (32), une sortie (34), et une traversée (36) servant de conduit d'écoulement de fluide depuis l'entrée (32) jusqu'à la sortie (34), 1'injecteur de fluide étant caractérisé en ce qu'il comporte : une structure de soupape mobile dans la traversée entre une première position et une seconde position, la structure de soupape comprenant un tube (24) creux possédant un axe longitudinal et un élément (12) de soupape relié à une extrémité du tube (24) par une soudure (30), une zone (Z) de soudure étant définie à l'intérieur du tube (24) d'une façon générale près de la soudure (30), le tube (24) possédant des surfaces définissant un trou (26') traversant qui est disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du tube (24), le trou (26') traversant étant conçu et agencé pour permettre au fluide d'entrer à l'intérieur du tube (24), un siège (14), à la sortie (34), comportant au moins un passage de siège en communication avec la traversée (36), le siège (14) étant en engagement contigu avec une partie de l'élément (12) de soupape dans la première position, fermant ainsi l'au moins un passage de siège et empêchant le fluide de sortir de l'au moins un passage de siège, l'élément (12) de soupape qui se trouve dans la seconde position de la structure de soupape étant espacée de l'au moins un passage de siège de sorte que du fluide peut se déplacer à travers la traversée (36) et sortir par l'au moins un passage de siège, et une structure (38) anticorrosion, disposée dans le tube (24) entre le trou (26') traversant et l'élément (12) de soupape, étant conçue et agencée pour empêcher le fluide dans le tube (24), d'accéder à la zone (Z) de soudure.
  2. 2. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de soupape se présente sous la forme d'une bille (12) .
  3. 3. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (24) et l'élément (12) de soupape sont chacun en en acier inoxydable.
  4. 4. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure anticorrosion est un bouchon (42) en matériau élastomère.
  5. 5. Injecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouchon (42) est de forme sphérique.
  6. 6. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure anticorrosion est conçue et agencée de manière à être résistante à la solution d'urée utilisée comme fluide.
  7. 7. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure anticorrosion est conçue et agencée de manière à être résistante aux carburants hydrocarbonés utilisés comme fluide.
  8. 8. Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la structure anticorrosion est constituée d'un caoutchouc de monomère éthylène-propylène-diène (EPDM) ou d'un caoutchouc fluorocarboné (FKM).
  9. 9. Injecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (24) comprend une partie (37) de diamètre constant et une partie (39) conique, qui est disposé de manière adjacente à l'élément de soupape, le trou (26') traversant étant ménagé dans la partie (37) de diamètre constant.
  10. 10. Injecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure anticorrosion est un bouchon sphérique disposé dans la partie (37) de diamètre constant du tube.
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