FR2988141A1

FR2988141A1 - Soupape de regulation de pression notamment pour un accumulateur haute pression d'un systeme d'injection de carburant

Info

Publication number: FR2988141A1
Application number: FR1352166A
Authority: FR
Inventors: Jochen Aleker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-09-20
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: FR2988141B1; DE102012203870A1

Abstract

Soupape de régulation de pression (10) comportant un actionneur électromagnétique (20) logé dans un boîtier (13) et ayant un noyau magnétique (21) avec une surface polaire (26) et un induit magnétique (22) avec une plaque d'induit (27), ayant une surface (29) coopérant avec la surface polaire (26). Une cavité (45) côté branchement comporte un insert (50) ayant une chambre (47) pour recevoir la plaque d'induit (27) et s'appuyant sur le noyau magnétique (21) par un segment de paroi (51) radialement à l'extérieur. L'insert (50) présente un dégagement (52) côté noyau magnétique qui dégage une surface polaire supplémentaire (26') sur la face frontale du noyau magnétique (21) côté induit.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape de régu- lation de pression notamment pour un accumulateur haute pression d'un système d'injection de carburant comportant un actionneur élec- tromagnétique logé dans un boîtier de soupape et ayant un noyau ma- gnétique avec une surface polaire réalisée sur la face frontale côté induit et un induit magnétique avec une plaque d'induit : - la plaque d'induit ayant une surface d'induit coopérant avec la surface polaire, et - une cavité côté branchement du boîtier de soupape comportant un insert ayant une chambre d'induit pour recevoir la plaque d'induit et s'appuyant sur le noyau magnétique par un segment de paroi situé radialement à l'extérieur. Etat de la technique La fonction d'une soupape de régulation de pression est de réguler la pression dans un accumulateur haute pression et aussi d'assurer une fonction de sécurité en limitant la pression. Dans ces conditions, même au cas où il y a un défaut de l'appareil de commande ou un défaut d'alimentation de tension, la fonction de sécurité doit être garantie sous la forme d'une limitation de pression dans l'accumulateur de carburant haute pression. Selon l'état de la technique, pour commander le carbu- rant dans l'accumulateur haute pression et régler ainsi la pression dans celui-ci, on connaît deux différents types de soupapes de régulation de pression. Les soupapes de régulation de pression diffèrent en ce qu'elles sont fermées ou ouvertes en l'absence de courant. Les soupapes de régulation de pression ouvertes en l'absence de courant, selon le document DE 102 14 084 Al sont réalisées pour être actionnées par la commande d'un actionneur électromagnétique permettant de comman- der le carburant de l'accumulateur haute pression pour que la pression dans l'accumulateur haute pression se règle sur un niveau souhaité. En cas de défaut dans l'appareil de commande ou de l'alimentation en tension, la soupape de régulation de pression s'ouvre ce qui correspond à la fin de commande du carburant dans l'accumulateur haute pression.

Ainsi, en cas de défaut, la fonction sécurité est assurée pour limiter la pression dans l'accumulateur haute pression par la soupape de régulation de pression. La pression dans l'accumulateur haute pression aug- mente avec la pression d'injection, ce qui augmente également la force électromagnétique que l'actionneur électromagnétique doit exercer pour fermer la soupape de régulation de pression. La force de fermeture est dans ces conditions appliquée par l'induit électromagnétique tiré contre le noyau magnétique par la force électromagnétique exercée par la bobine électromagnétique. Comme un insert avec un bague d'appui radia- l() lement extérieur s'appuie contre la surface polaire du noyau magnétique, l'extension radiale de la surface d'induit de la plaque d'induit est limité jusqu'à la bague d'appui. On perd ainsi la surface polaire existante avec la force magnétique correspondante qui pourrait agir sur la plaque d'induit. 15 Pour permettre une régulation de pression pour les pres- sions élevées dans l'accumulateur de pression, l'invention a pour but de développer une soupape de régulation de pression appliquant les forces électromagnétiques supérieures. Exposé et avantages de l'invention 20 A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de régu- lation de pression du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'insert présente sur le segment de paroi au moins un dégagement côté noyau magnétique qui dégage une surface polaire supplémentaire sur la face frontale du noyau magnétique côté induit et par laquelle la plaque 25 d'induit se développe radialement avec la surface d'induit. En d'autres termes, la soupape de régulation de pression selon l'invention, a l'avantage de développer une surface polaire active plus grande au niveau du noyau magnétique de sorte qu'une force électromagnétique plus importante agit sur l'induit électromagnétique, ce qui permet de 30 réguler des pressions élevées dans l'accumulateur haute pression à l'aide de la soupape de régulation de pression. On agrandit au maximum la surface polaire active si les cavités côté noyau magnétique de l'insert arrivent radialement jusqu'à un diamètre extérieur D2 du segment de paroi de façon que les déga- 35 gements côté noyau magnétique arrivent jusqu'à la paroi intérieur du logement côté branchement. Des segments d'appui axialement en saillie sont réalisés sur la face frontale de l'insert tournée vers le noyau magnétique et entre ces segments d'appui, on a les dégagements côté noyau magnétique. Les segments d'appui forment le segment de paroi par lequel l'insert s'appuie contre le noyau magnétique. Les segments d'appui sont avantageusement répartis de façon régulière à la périphérie de l'insert. On réalise la couverture la plus grande possible de la surface d'induit côté frontal de la plaque d'induit et de la surface polaire active si dans la région des segments d'appui, au diamètre extérieur D1 la plaque d'induit comporte des dégagement côté induit qui sont dirigés radialement, et si la plaque d'induit arrive entre les dégagements côté induit avec le diamètre extérieur D 1 aussi près que possible du diamètre extérieur D2 de l'insert ou du diamètre intérieur d 1 de la paroi intérieure du logement. Les dégagements côté induit sur la plaque d'induit ont, en outre, l'avantage de réduire les courants de Foucault autour de l'axe central dans la plaque d'induit car la section est réduite en projection de façon symétrique en rotation. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une soupape de régulation de pression installée dans un accumulateur haute pression, - la figure 2 est une vue en coupe de l'insert de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus d'un induit électromagnétique de la figure 1, et - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Description de modes de réalisation La soupape de régulation de pression 10 représenté dans la figure 1 est destinée à réguler la pression du carburant dans un accumulateur haute pression 11 représenté seulement partiellement. Cet accumulateur haute pression est réalisé dans un corps d'accumulateur haute pression 12 (rampe commune). A la fois, la soupape de régulation de pression 10 et le corps d'accumulateur haute pression 12 font partie d'un système d'injection de carburant pour injecter du carburant à pression élevé dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne. La soupape de régulation de pression 10 comporte un boîtier de soupape 13 fixé de manière étanche à la pression par l'intermédiaire d'un écrou chapeau 14 dans un logement du corps de l'accumulateur haute pression 12. Le boîtier de soupape 13 loge un actionneur électroma- gnétique 20 et un élément de soupape 30. L'actionneur électromagnétique 20 comporte un noyau magnétique 21 et un induit magnétique 22. Le noyau 21 de l'induit comporte une bobine électromagnétique 23 intégrée, développant un pôle magnétique intérieur 24 et un pôle magnétique extérieur 25. Le noyau magnétique 21 forme ainsi une surface polaire 26 dégagée sur son côté tourné vers l'induit. L'induit électromagnétique 22 comporte une plaque d'induit 27 et un goujon d'induit 28 reliés solidairement. La plaque d'induit 27 a une surface d'induit 29 tournée vers la surface polaire 26 et ayant un diamètre extérieur D 1. Le goujon d'induit 28 est logé de manière coulissante axialement dans un perçage de guidage 17 réalisé dans la direction longitudinale du boîtier de soupape 13.

L'élément de soupape 30 comporte un piston 31 avec un élément d'obturation 32 en forme de bille coopérant avec un siège de soupape 34 réalisé sur une pièce de soupape 33. Le piston de soupape 31 est formé par le goujon d'induit 28. Un perçage de fin de commande 38 relie le siège de soupape 34 à l'accumulateur haute pression 11. Le perçage de fin de commande 38 va du siège de soupape 34 dans une chambre de fin de commande 41 raccordé par des perçages d'écoulement 42 à la conduite de retour/conduite basse pression 43. La surface polaire 26 du boîtier de soupape 13 comporte en outre une chambre à ressort 18 recevant un ressort de compression 19 agissant dans le sens de l'ouverture de l'élément de soupape 30 sur l'induit électromagnétique 22. L'extrémité du boîtier de soupape 13 à l'opposé de l'accumulateur haute pression 11 est réalisé avec un logement 45 pour recevoir un insert 50. Le logement 45 forme une paroi intérieure 56 au diamètre intérieur dl. L'insert 50 a un segment de paroi 51 situé radia- lement à l'extérieur et de diamètre extérieur D2. Le diamètre extérieur D2 du segment de paroi 51 est adapté principalement au diamètre intérieur dl du logement 45 pour que l'insert 50 puisse être logé avec un joint d'étanchéité 48 de manière étanche dans le logement 45 du corps de soupape 13. L'insert 50 est entouré par un organe de raccordement de connecteur 49 en matière plastique fermé portant à son tour, en autre, les branchements électriques pour la commande de la bobine électromagnétique 23. L'insert 50 entoure la chambre d'induit 47 du côté du couvercle, la plaque d'induit 27 venant dans cette chambre.

Pour amplifier la force magnétique entre le noyau magné- tique 21 et la plaque d'induit 27, selon l'invention, on augmente les surfaces correspondantes avec la surface polaire 26 du noyau magnétique 21 et la surface d'induit 29 de la plaque d'induit 27. L'insert 50 selon la figure 2 a sur son segment de paroi 51 situé radialement à l'extérieur, au moins, un dégagement 52 côté noyau magnétique qui dégage une surface polaire 26' supplémentaire sur la surface frontale d'induit du noyau magnétique 21 et se développant avec la plaque d'induit 27 jusque dans la surface d'induit 29. De façon préférentielle, on a trois dégagements 52 côté noyau magnétique qui arrivent avantageusement jusqu'au diamètre ex- térieur D2 de sorte que les dégagements 52 arrivent radialement jusqu'à la paroi intérieure 46 du logement 45. Ainsi, la chambre d'induit 47 s'étend dans la région des dégagements côté noyau magnétique 51 jusqu'à la paroi intérieure 46 de la chambre 47.

La face frontale côté noyau magnétique de l'insert 50 comporte par exemple au moins trois segments d'appui 53 venant en saillie de la face frontale de l'insert 50 et se trouvant entre les repères côté noyau magnétique 52. La surface d'appui 53 forme ainsi le segment de paroi 51 avec l'insert 50 s'appuyant sur le noyau magnétique 21 pour que l'insert 50 repose sur la surface polaire 26 par ces seg- ments d'appui 53. Les segments d'appui 53 sont avantageusement répartis régulièrement à la périphérie de l'insert 50. Les dégagements 52 côté noyau magnétique entre les segments d'appui 53 forment ainsi sur le pôle extérieur 25, la surface polaire 26' immaculée, supplémentaire sur la face frontale du noyau magnétique 21.

Dans la région des segments d'appui 53, la plaque d'induit 27 comporte au niveau du diamètre extérieur D 1, selon les figures 3 et 4, des dégagements 55 côté induit, s'étendant radialement. Selon le nombre de segments d'appui 53, on a trois dégagements côté induit 55 répartis selon une division angulaire de 120 °. En variante, on peut également utiliser une réparation angulaire 2 x 180 ° ou bien 4 x 90°. La forme des dégagements 55 est adaptée au procédé de fabrication, c'est-à-dire semi-circulaire avec des dégagements de faille ou à fente longitudinale par travail à la fraise ou transformation. Pour cou- vrir la surface polaire 26' supplémentaire avec la surface d'induit 29, le diamètre extérieur D1 de la plaque d'induit 27 contre les cavités extérieures 55 côté induit est aussi près que possible du diamètre extérieur D2 du segment de paroi 51 de l'insert 50 ou aussi près que possible du diamètre intérieur caractérisé de la paroi 46 ou de la paroi 45.

A l'état fermé de la soupape de régulation de pression 10, la force électromagnétique tient la bobine électromagnétique 23 dont la face frontale 29 de la plaque d'induit 27 est tenue par rapport à la surface polaire 26 par le noyau électromagnétique 21 ainsi que le goujon d'induit 28 qui actionne l'élément de fermeture 32 dans le siège de sou- pape 34. Ainsi, la pression d'injection requise s'établit dans l'accumulateur de pression 11 selon l'opération d'injection. Si la soupape de régulation de pression 10 est en position ouverte, la plaque d'induit 27 est écartée de la surface polaire 26 du noyau magnétique 21 à l'aide du ressort de compression 19 et l'élément de fermeture 32 est soulevé du siège 34 ; ainsi l'accumulateur 11 et le perçage 38 sont tou- jours liées à la chambre de travail 41.30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Soupape de régulation de pression 11 Accumulateur haute pression 12 Corps de l'accumulateur haute pression 13 Boîtier de soupape 14 Ecrou chapeau 20 Actionneur électromagnétique 21 Noyau magnétique 22 Induit magnétique 23 Bobine 24 Pôle magnétique intérieur 25 Pôle magnétique extérieur 26 Surface polaire 26' Surface polaire 27 Plaque d'induit 29 Surface d'induit 30 Elément de soupape 31 Piston 32 Elément d'obturation 33 Pièce de soupape 34 Siège de soupape 38 Perçage de fin de commande 41 Chambre de fin de commande 42 Perçage d'écoulement 43 Conduite de retour 45 Logement côté branchement 46 Paroi intérieure 47 Chambre d'induit 48 Joint d'étanchéité 49 Organe de raccordement 50 Insert 51 Segment de paroi 52 Dégagement côté noyau magnétique35 Segment d'appui 56 Paroi intérieure 8 10

Claims

REVENDICATIONS1°) Soupape de régulation de pression (10) notamment pour un accumulateur haute pression (11) d'un système d'injection de carburant comportant un actionneur électromagnétique (20) logé dans un boîtier de soupape (13) et ayant un noyau magnétique (21) avec une surface polaire (26) réalisée sur la face frontale côté induit et un induit magnétique (22) avec une plaque d'induit (27) : - la plaque d'induit (27) ayant une surface d'induit (29) coopérant avec la surface polaire (26), et - une cavité (45) côté branchement du boîtier de soupape (13) com- porte un insert (50) ayant une chambre d'induit (47) pour recevoir la plaque d'induit (27) et s'appuyant sur le noyau magnétique (21) par un segment de paroi (51) situé radialement à l'extérieur, soupape de régulation de pression caractérisée en ce que sur le segment de paroi (51) l'insert (50) présente au moins un dégagement (52) côté noyau magnétique qui dégage une surface polaire supplémentaire (26') sur la face frontale du noyau magnétique (21) côté induit et par laquelle la plaque d'induit (27) se développe radialement avec la surface d'induit (29).
2°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dégagement (52), côté noyau magnétique, arrive radialement jusqu'à un diamètre extérieur D2 du segment de paroi (51).
3°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dégagement (52) côté noyau magnétique arrive jusqu'à la paroi inté- rieure (46) du logement (45) côté branchement.
4°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le segment d'induit (51) est formé par des segments d'appui (53) réali- sés sur la face frontale de l'insert (50) côté noyau magnétique, et. le dégagement (52) côté noyau magnétique se trouve entre les segments d'appui (53).
5°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 4, caractérisée en ce que les segments d'appui (53) sont répartis régulièrement à la périphérie de l'insert (50).
6°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que dans la région des segments d'appui (53), au niveau du diamètre exté- rieur D I la plaque d'induit (27) comporte des dégagements (55) côté induit qui s'étendent radialement.
7°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 6 caractérisée en ce que la plaque d'induit (27) arrive entre les dégagements côté induit (55) avec le diamètre extérieur D 1 aussi près que possible du diamètre extérieur D2 du segment de paroi (51) de l'insert (50).
8°) Soupape de régulation de pression selon la revendication 6 caractérisée en ce que la plaque d'induit (27) arrive entre les dégagements côté induit (55) avec le diamètre extérieur D1 aussi près que possible au diamètre intérieur D 1 de la paroi intérieur (46) du logement (45).30