FR2879714A1 - Solenoid valve for fuel injection installation of a motor vehicle, has annular volume with section aligned in direction of axis and delimited by cylindrical and frontal surfaces of case and by envelop and annular surfaces of armature - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
La présente invention concerne une soupape électromagnétique notamment pour une installation d'injection de carburant d'un véhicule automobile comportant un boîtier et un induit entre lesquels il y a un volume annulaire, l'induit étant mobile suivant un mouvement de va-et- vient sensiblement parallèle à l'axe. The present invention relates to an electromagnetic valve, in particular for a fuel injection installation of a motor vehicle comprising a housing and an armature between which there is an annular volume, the armature being movable in a back-and-forth motion substantially parallel to the axis.
Etat de la technique On connaît de façon générale une telle soupape électromagnétique. Le mouvement de va et vient de l'induit entraîne la soupape à l'état ouvert et à l'état fermé. A l'état ouvert, un fluide notamment du carburant passe par le volume annulaire. Lorsque la soupape se ferme, le passage du fluide est arrêté brutalement. Il est connu que cela peut se traduire par un effet de cavitation. State of the art There is generally known such an electromagnetic valve. The movement back and forth of the armature drives the valve to the open state and the closed state. In the open state, a fluid including fuel passes through the annular volume. When the valve closes, the fluid passage is stopped abruptly. It is known that this can result in a cavitation effect.
L'effet de cavitation signifie le développement d'une cavité engendrée par exemple par un liquide en mouvement rapide si bien que la chute de la pression développe de la vapeur. Lors de l'effondrement ou de l'implosion des cavités de vapeur encore appelées bulles de cavitation de l'énergie est libérée. Si à ce moment les bulles de cavitation se trouvent au voisinage de la surface de la matière de l'induit ou du boîtier de la soupape, cela endommage la matière. Cet effet est appelé érosion par cavitation. The effect of cavitation means the development of a cavity generated for example by a fast moving liquid so that the pressure drop develops steam. When collapsing or imploding cavities of steam still called cavitation bubbles the energy is released. If at this point the cavitation bubbles are in the vicinity of the material surface of the armature or valve housing, this will damage the material. This effect is called cavitation erosion.
Il est également connu d'éviter l'érosion par cavitation en revêtant la surface de matière de couches particulièrement dures. Mais cela ne peut apparemment se faire qu'avec des moyens importants liés à la fabrication de la soupape électromagnétique. It is also known to avoid cavitation erosion by coating the surface of material with particularly hard layers. But this can apparently only be done with significant resources related to the manufacture of the electromagnetic valve.
But de l'invention La présente invention a pour but de développer une sou-pape électromagnétique qui ne risque pas d'être exposée à l'endommagement de la matière par effet de cavitation sans nécessiter pour cela la mise en oeuvre de moyens importants. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to develop an electromagnetic subpape which is not likely to be exposed to damage to the material by cavitation effect without necessitating the implementation of important means.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une soupape électromagnétique du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le volume annulaire a une section sensiblement en forme de rectangle alignée dans la direction de l'axe, cette section étant principalement délimitée par la surface du cylindre et par la surface frontale du boîtier ainsi que par une surface enveloppe et une surface annulaire de l'induit, et la longueur (a) de la surface enveloppe dans la direction de l'axe et la longueur (b) de la surface annu- laire de l'induit dans la direction transversale à l'axe sont dans un rapport de l'ordre de 2 (a/b 2). DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION To this end, the invention relates to an electromagnetic valve of the type defined above, characterized in that the annular volume has a substantially rectangle-shaped section aligned in the direction of the axis, this section being mainly delimited by the surface of the cylinder and the front surface of the housing as well as by an envelope surface and an annular surface of the armature, and the length (a) of the envelope surface in the direction of the axis and the length (b) the annular surface of the armature in the direction transverse to the axis are in a ratio of the order of 2 (a / b 2).
Selon l'invention, on réalise le volume annulaire compris entre l'induit et le boîtier de la soupape avec une section correspondant sensiblement à un rectangle allongé dans la direction de l'axe. Ainsi, lors du passage de la soupape de son état ouvert à son état fermé, la veine de fluide est transférée suivant un tourbillon dans le volume annulaire. Les bulles de cavitation qui se développent le cas échéant à cause du passage brusque à l'état fermé sont prises par ce tourbillon. Il en résulte l'avantage que les bulles de cavitation ne peuvent arriver à la surface de la matière de l'induit ou du boîtier mais restent toujours dans le tourbillon et se trouvent ainsi à l'intérieur du volume annulaire. Lors de l'impulsion des bulles de cavitation, on ne risque pas d'endommager la surface de la matière de l'induit ou du boîtier. According to the invention, the annular volume between the armature and the valve housing is made with a section substantially corresponding to an elongated rectangle in the direction of the axis. Thus, during the passage of the valve from its open state to its closed state, the fluid stream is transferred in a vortex in the annular volume. The cavitation bubbles which develop if necessary because of the abrupt passage in the closed state are taken by this vortex. This results in the advantage that the cavitation bubbles can not reach the surface of the material of the armature or the housing but still remain in the vortex and are thus inside the annular volume. When cavitation bubbles are pulsed, there is no risk of damaging the surface of the material of the armature or the housing.
Avantageusement, le passage entre la surface frontale et la surface cylindrique du boîtier a un rayon R1 aussi grand que possible, et le passage entre la surface annulaire et la surface enveloppe de l'induit a un rayon R2. Advantageously, the passage between the front surface and the cylindrical surface of the housing has a radius R1 as large as possible, and the passage between the annular surface and the envelope surface of the armature has a radius R2.
Le développement du volume annulaire selon l'invention crée ainsi une sorte de chambre d'impulsion pour les éventuelles bulles de cavitation qui se développent. Les bulles de cavitation implosent ainsi dans cette chambre d'implosion et ne risquent pas d'endommager la sur- face de l'induit ou du boîtier de la soupape. La réalisation du volume annulaire selon l'invention évite ainsi d'endommager la matière sans nécessiter de couches supplémentaires dures ou de moyens analogues. The development of the annular volume according to the invention thus creates a kind of impulse chamber for any cavitation bubbles that develop. The cavitation bubbles thus implode in this implosion chamber and do not risk damaging the surface of the armature or valve housing. The production of the annular volume according to the invention thus avoids damaging the material without requiring additional hard layers or similar means.
Selon un développement avantageux de l'invention, la partie du volume annulaire formée par le boîtier de la soupape a de préférence le plus grand rayon possible. Ainsi, le tourbillon évoqué ci-dessus se développe de façon garantie dans le volume annulaire. According to an advantageous development of the invention, the portion of the annular volume formed by the housing of the valve preferably has the largest possible radius. Thus, the vortex mentioned above develops in a guaranteed way in the annular volume.
Il est particulièrement avantageux que les parties de l'induit délimitant le volume annulaire présentent un rayon de courbure. It is particularly advantageous that the parts of the armature delimiting the annular volume have a radius of curvature.
Selon un autre développement avantageux de l'invention, il est prévu au moins une arête de décrochage qui améliore d'autant le développement du tourbillon. According to another advantageous development of the invention, at least one stall edge is provided which improves the development of the vortex accordingly.
Ainsi, l'induit a une surface enveloppe extérieure et une surface frontale, et le passage de la surface frontale à la surface enveloppe intérieure et/ ou la surface annulaire à la surface enveloppe extérieure comporte une arête de décrochage. Thus, the armature has an outer shell surface and a front surface, and the passage from the front surface to the inner shell surface and / or the annular surface to the outer shell surface has a stall edge.
De préférence, l'arête de décrochage a une surface dont les jonctions avec les surfaces adjacentes dans la direction de l'axe et sensiblement perpendiculairement à cet axe correspondent chaque fois à une distance (c, d), les distances (c, d) étant dans un rapport supérieur à 3 (d/c > 3). En outre, la plus courte distance (c) des deux distances (c, d) est tournée vers la surface frontale ou la surface enveloppe extérieure de l'induit. Preferably, the stall edge has a surface whose junctions with the adjacent surfaces in the direction of the axis and substantially perpendicular to this axis correspond each time to a distance (c, d), the distances (c, d) being in a ratio greater than 3 (d / c> 3). In addition, the shorter distance (c) of the two distances (c, d) is turned towards the frontal surface or the outer envelope surface of the armature.
Enfin, avantageusement, la surface annulaire et/ou la sur-face enveloppe intérieure de l'induit font un angle (w) par rapport à l'axe ou sont perpendiculaires à celui-ci. Finally, advantageously, the annular surface and / or the inner surface of the inner armature form an angle (w) with respect to the axis or are perpendicular to it.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière dé- taillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'une soupape électromagnétique selon l'invention, - la figure 2 montre un agrandissement schématique du volume annulaire de la soupape de la figure 1, et - les figures 3a, 3b montrent le détail schématique de l'agrandissement de la figure 2. Drawings The present invention will be described in detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic sectional view of an embodiment of An electromagnetic valve according to the invention, - Figure 2 shows a schematic enlargement of the annular volume of the valve of Figure 1, and - Figures 3a, 3b show the schematic detail of the enlargement of Figure 2.
Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre une soupape électromagnétique 10 ayant une forme essentiellement symétrique en rotation par rapport à l'axe 11. La vue en coupe de la figure 1 passe ainsi par l'axe 11. DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT OF THE INVENTION FIG. 1 shows an electromagnetic valve 10 having a shape substantially symmetrical in rotation with respect to the axis 11. The sectional view of FIG. 1 thus passes through the axis 11.
La soupape 10 peut être par exemple la soupape de commande d'une installation d'injection de carburant en particulier équipant un véhicule automobile. The valve 10 may be for example the control valve of a particular fuel injection installation equipping a motor vehicle.
La soupape 10 se compose d'un boîtier 12 logeant une bobine électromagnétique 13 et un induit 14. Un volume annulaire 15 existe entre l'induit 14 et le boîtier 12. The valve 10 consists of a housing 12 housing an electromagnetic coil 13 and an armature 14. An annular volume 15 exists between the armature 14 and the housing 12.
Le volume annulaire 15 reçoit un liquide. Lorsque la sou-pape 10 est utilisée dans une installation d'injection de carburant, le liquide ou fluide est un carburant. The annular volume 15 receives a liquid. When the valve 10 is used in a fuel injection installation, the fluid or fluid is a fuel.
L'induit 14 est mobile suivant un mouvement alternatif dans la direction de l'axe 11. La soupape 10 peut ainsi s'ouvrir et se fer-mer. La figure 1 montre la soupape 10 à l'état ouvert. The armature 14 is movable in a reciprocating manner in the direction of the axis 11. The valve 10 can thus open and close. Figure 1 shows the valve 10 in the open state.
La figure 2 montre à échelle agrandie le volume annulaire 15 avec l'induit 14 et le boîtier 12. La figure 2 montre la soupape 10 à l'état ouvert. Figure 2 shows on an enlarged scale the annular volume 15 with the armature 14 and the housing 12. Figure 2 shows the valve 10 in the open state.
Dans cet état ouvert, la surface frontale 16 de l'induit 14 di- rigée transversalement par rapport à l'axe 11 et la surface frontale 17 du boîtier 12 située en regard sont écartées l'un de l'autre pour former un intervalle radial. Lorsque la soupape 10 est fermée, il subsiste un intervalle résiduel entre les surfaces frontales 16 et 17 évitant que les deux surfaces frontales 16, 17 ne soient collées par effet magnétique. In this open state, the front surface 16 of the armature 14 diagonally transverse to the axis 11 and the front surface 17 of the facing housing 12 are spaced from one another to form a radial gap . When the valve 10 is closed, there remains a residual gap between the end surfaces 16 and 17 avoiding that the two end surfaces 16, 17 are glued by magnetic effect.
La figure 2 montre un intervalle annulaire entre la surface enveloppe 18 de l'induit 14 et la surface cylindrique 19 en regard du boîtier 12. Cet intervalle annulaire existe que la soupape 10 soit à l'état ou-vert ou à l'état fermé. FIG. 2 shows an annular gap between the envelope surface 18 of the armature 14 and the cylindrical surface 19 facing the casing 12. This annular gap exists whether the valve 10 is in the green state or in the closed state .
Cela se traduit par un mouvement du fluide ou liquide dans le volume annulaire 15, dans l'intervalle annulaire et dans l'intervalle radial. This results in a fluid or liquid movement in the annular volume 15, in the annular gap and in the radial gap.
Comme déjà indiqué, le volume annulaire 15 est formé entre l'induit 14 et le boîtier 12. Selon la figure 2, le boîtier 12 présente la surface cylindrique 19 déjà évoquée alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11 et qui s'étend dans la zone du volume annulaire 15. En outre, le boîtier 12 comporte également la surface frontale 17 déjà évoquée. Cette surface est sensiblement perpendiculaire à l'axe 11 et s'étend également dans la zone du volume annulaire 15. Dans cette zone du volume annulaire 15, les deux surfaces 17, 19 se rejoignent. Selon la figure 2 cette jonction correspond à un rayon de courbure R1. As already indicated, the annular volume 15 is formed between the armature 14 and the casing 12. According to FIG. 2, the casing 12 has the cylindrical surface 19 already mentioned aligned substantially parallel to the axis 11 and extending into the zone of the annular volume 15. In addition, the housing 12 also comprises the front surface 17 already mentioned. This surface is substantially perpendicular to the axis 11 and also extends in the region of the annular volume 15. In this area of the annular volume 15, the two surfaces 17, 19 meet. According to Figure 2 this junction corresponds to a radius of curvature R1.
L'induit 14 comporte la surface enveloppe 18 déjà évoquée alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11. Pour former le volume annulaire 15, cette surface 18 se poursuit par une surface annulaire 20 sensiblement transversale à la surface enveloppe 18 et ainsi alignée sensiblement transversalement par rapport à l'axe 11. En outre, l'induit 14 comporte la surface frontale 16 déjà évoquée. Pour former le volume annulaire 15, cette surface frontale 16 se poursuit par une surface enveloppe 21 sensiblement transversale à la surface frontale 16 et ainsi alignée sensiblement parallèlement à l'axe 11. Suivant la figure 2, les deux surfa- ces 20, 21 se rejoignent. La jonction se fait suivant un rayon R2. The armature 14 comprises the envelope surface 18 already mentioned aligned substantially parallel to the axis 11. To form the annular volume 15, this surface 18 continues with an annular surface 20 substantially transverse to the envelope surface 18 and thus aligned substantially transversely by relative to the axis 11. In addition, the armature 14 comprises the front surface 16 already mentioned. To form the annular volume 15, this front surface 16 continues with an envelope surface 21 substantially transverse to the front surface 16 and thus aligned substantially parallel to the axis 11. According to FIG. 2, the two surfaces 20, 21 are together. The junction is made according to a radius R2.
Selon la figure 2, la surface frontale 16 est écartée de la surface annulaire 20 de l'induit 14 d'une distance (a) dans la direction de l'axe 11. La surface enveloppe 21 est écartée de la surface enveloppe 18 de la distance (b) dans la direction transversale à l'axe 11. According to FIG. 2, the front surface 16 is spaced from the annular surface 20 of the armature 14 by a distance (a) in the direction of the axis 11. The envelope surface 21 is spaced from the envelope surface 18 of the distance (b) in the direction transverse to the axis 11.
Le rapport des distances a, b est choisi pour que la section du volume annulaire 15 dans la direction de l'axe 11 correspond à un rectangle allongé à deux coins arrondis. De préférence, pour cela le rapport des distances a, b est choisi sensiblement égal à 2 c'est-à-dire a/b 2. Cela se réalise par exemple pour une distance (a) comprise entre 0, 8 mm et 1,2 mm notamment égale à 1,0 mm et une distance (b) comprise entre 0,4 mm et 0,6 mm et notamment égale à 0,5 mm. The ratio of distances a, b is chosen so that the section of the annular volume 15 in the direction of the axis 11 corresponds to an elongated rectangle with two rounded corners. Preferably, for this the ratio of distances a, b is chosen substantially equal to 2, ie a / b 2. This is done for example for a distance (a) between 0.8 mm and 1, 2 mm in particular equal to 1.0 mm and a distance (b) between 0.4 mm and 0.6 mm and in particular equal to 0.5 mm.
Il est en outre prévu que le rayon R1 soit supérieur au rayon R2. Le rayon R1 doit être choisi aussi grand que possible. Le rayon R1 est par exemple compris entre 0,5 et 0,7 mm et notamment égal à 0,6 mm alors que le rayon R2 est compris entre 0,15 mm et 0,3 mm et notamment égal à 0, 2 mm. It is further provided that the radius R1 is greater than the radius R2. The radius R1 should be chosen as large as possible. The radius R1 is for example between 0.5 and 0.7 mm and in particular equal to 0.6 mm while the radius R2 is between 0.15 mm and 0.3 mm and in particular equal to 0.2 mm.
La transition entre la surface frontale 16 et la surface enveloppe 21 de l'actionneur 14 est représentée à la figure 3 de façon agrandie pour le détail X. Cette vue agrandie montre que la surface frontale 16 rejoint tout d'abord une surface 22 pour rejoindre ensuite la surface enveloppe 21. The transition between the front surface 16 and the envelope surface 21 of the actuator 14 is shown in FIG. 3 in an enlarged manner for the detail X. This enlarged view shows that the front surface 16 firstly joins a surface 22 to join then the envelope surface 21.
La ligne de transition entre la surface frontale 16 et la sur-face 22 est distante de la distance (c) par rapport à la ligne de transition entre la surface 22 et la surface enveloppe 21, cette distance étant mesurée transversalement par rapport à l'axe 11. Dans la direction parallèle à l'axe 11, les lignes de transition évoquées ci-dessus ont une distance (d). The transition line between the front surface 16 and the surface 22 is spaced from the distance (c) with respect to the transition line between the surface 22 and the envelope surface 21, this distance being measured transversely with respect to the axis 11. In the direction parallel to the axis 11, the transition lines mentioned above have a distance (d).
La figure 3 montre en outre que la surface enveloppe 21 n'est pas exactement parallèle à l'axe 11 mais fait un angle w par rapport à l'axe 11. FIG. 3 further shows that the envelope surface 21 is not exactly parallel to the axis 11 but makes an angle w with respect to the axis 11.
Le rapport des deux distances (d) et (c) est supérieur à 3. On a ainsi d/c > 3. La distance (c) est de préférence comprise entre 0 mm et 0,03 mm et la distance (d) comprise entre 0 mm et 0,1 mm. The ratio of the two distances (d) and (c) is greater than 3. Thus d / c> 3. The distance (c) is preferably between 0 mm and 0.03 mm and the distance (d) included between 0 mm and 0.1 mm.
L'angle w est de préférence compris entre -5 et +5 et il est de préférence égal à -5 . The angle w is preferably between -5 and +5 and is preferably -5.
La figure 3b montre le passage entre la surface annulaire 20 de l'actionneur 14 et la surface enveloppe 18 à échelle agrandie correspondant au détail Y. Ce passage est réalisé par une surface 23. A la figure 3, on a représenté des distances correspondantes c, d et un angle correspondant w. Pour ces distances et cet angle de la figure 3b, on a les mêmes conditions que pour les distances correspondantes et l'angle de la figure 3a et pour plus de détails, on se reportera à la description de la figure 3a. FIG. 3b shows the passage between the annular surface 20 of the actuator 14 and the envelope surface 18 on an enlarged scale corresponding to the detail Y. This passage is made by a surface 23. In FIG. 3, corresponding distances c are shown in FIG. , d and a corresponding angle w. For these distances and this angle of Figure 3b, we have the same conditions as for the corresponding distances and the angle of Figure 3a and for more details, reference is made to the description of Figure 3a.
A la figure 3b, la distance c est mesurée dans la direction parallèle à l'axe 11 et la distance d dans la direction transversale à l'axe 11. En outre, l'angle w est mesuré entre la surface 20 et la direction transversale à l'axe 11. In FIG. 3b, the distance c is measured in the direction parallel to the axis 11 and the distance d in the direction transverse to the axis 11. In addition, the angle w is measured between the surface 20 and the transverse direction to axis 11.
Les surfaces 22, 23 des figures 3a, 3b sont toujours disposées pour que la distance c la plus courte soit chaque fois voisine de l'intervalle directement adjacent. La surface 22 est ainsi associée à l'intervalle annulaire formé par les surfaces 16, 17 alors que la surface 23 est associée à l'intervalle annulaire formé par les surfaces 18, 19. Les surfaces 22, 23 constituent ainsi des arêtes de décrochage pour ces intervalles. The surfaces 22, 23 of FIGS. 3a, 3b are always arranged so that the shortest distance c is each time close to the directly adjacent gap. The surface 22 is thus associated with the annular gap formed by the surfaces 16, 17 while the surface 23 is associated with the annular gap formed by the surfaces 18, 19. The surfaces 22, 23 thus constitute staking edges for these intervals.
Pendant le fonctionnement de la soupape 10, on rencontre des vitesses d'écoulement élevées du fluide dans ces intervalles. Lorsque la soupape 10 passe à l'état fermé, ces vitesses d'écoulement augmentent en fonction de la réduction géométrique de l'intervalle. La réalisation telle que décrite du volume annulaire 15 transforme instantanément l'écoulement en un tourbillon. Cela provient en particulier du grand rayon R1 du boîtier 12. On renforce ainsi l'effet des arêtes de décrochage des figures 3a, 3b. During the operation of the valve 10, high fluid velocities are encountered at these intervals. When the valve 10 goes to the closed state, these flow rates increase as a function of the geometric reduction of the gap. The embodiment as described of the annular volume 15 instantly transforms the flow into a vortex. This comes in particular from the large radius R1 of the housing 12. This reinforces the effect of the stall edges of Figures 3a, 3b.
Dans la mesure où des bulles de cavitation se développent, elles seront prises par le tourbillon généré dans le volume annulaire 15. Les bulles de cavitation implosent dans ce tourbillon à l'intérieur du volume annulaire 15 et non sur la paroi de l'induit 14 ou du boîtier 12. On évite ainsi d'endommager la matière par érosion par cavitation. Insofar as cavitation bubbles develop, they will be taken by the vortex generated in the annular volume 15. The cavitation bubbles implode in this vortex inside the annular volume 15 and not on the wall of the armature 14 or the housing 12. This avoids damaging the material by cavitation erosion.
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