Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape de commutation d'un injecteur de carburant, notamment d'un injecteur de carburant à rampe commune comportant un goujon de soupape logé dans une chambre de soupape, guidé en translation par un manchon d'étanchéité et sollicité en direction d'un siège de soupape par la force d'un ressort, le manchon d'étanchéité étant appuyé contre une plaque d'étranglement pour réaliser l'étanchéité de la chambre de soupape par rapport à une chambre basse pression et qui peut coulisser dans la direction radiale pour compenser les tolérances vis-à-vis de la plaque d'étranglement. L'invention se rapporte également à un injecteur de carburant équipé d'une telle soupape de commutation.Field of the Invention The present invention relates to a switching valve of a fuel injector, in particular a common rail fuel injector comprising a valve pin housed in a valve chamber, guided in translation by a sleeve. sealingly and biased towards a valve seat by the force of a spring, the sealing sleeve being pressed against a throttling plate to seal the valve chamber with respect to a lower chamber pressure and which can slide in the radial direction to compensate for the tolerances to the throttle plate. The invention also relates to a fuel injector equipped with such a switching valve.
Etat de la technique Une soupape de commutation du type défini ci-dessus permet de commander le mouvement de translation d'un injecteur de carburant et par ce mouvement de translation, au moins un orifice d'injection de l'injecteur pour le libérer ou le fermer. En position de fer- meture de la soupape de commutation, une pression de commande s'établit dans la chambre de commande qui sollicite l'aiguille de l'injecteur dans le sens de la fermeture. En position d'ouverture de la soupape de commutation, la chambre de commande est déchargée en pression de sorte que l'aiguille d'injecteur s'ouvre. L'actionnement de la soupape de commande est assuré par l'actionneur de l'injecteur de car- burant. On connaît une soupape de commutation du type défini ci-dessus pour un injecteur de carburant, par exemple selon le document DE 2009 001 099 Al. Cette soupape comporte un organe de sou- pape guidé axialement dans un manchon d'étanchéité sollicité dans la direction axiale par la force d'un premier élément de ressort. Le premier élément de ressort est appliqué d'un côté contre l'organe de soupape et de l'autre contre le manchon d'étanchéité. Le premier élément de ressort est un ressort hélicoïdal de compression qui transmet non seulement une force axiale mais également une force de torsion au manchon d'étanchéité de sorte que le manchon d'étanchéité risque de changer de position pendant le fonctionnement de l'injecteur de carburant. Dans ce cas, la fonction de guidage du manchon d'étanchéité n'est plus assurée. Pour éviter un changement de position du manchon d'étanchéité, on propose selon ce document d'utiliser un autre élément de ressort entou- rant au moins partiellement le manchon d'étanchéité et sollicitant celui-ci avec une force de poussée dans la direction axiale et/ou dans la direction radiale pour bloquer la position. En fonctionnement de l'injecteur de carburant, le man- u) chon d'étanchéité est traversé par le carburant qui ne peut entraîner une répartition irrégulière de la pression à la périphérie du manchon d'étanchéité et ainsi un déplacement radial de ce manchon. Les pressions dynamiques agissant à la périphérie du manchon d'étanchéité se calculent par application de la formule suivante : 15 Pdyn = 0,5*p*v2 dans laquelle p représente la densité du fluide, c'est-à-dire du carburant, et y représente la vitesse du fluide. Une répartition irrégulière de la pression à la périphérie du manchon d'étanchéité se traduit par des efforts transversaux qui peuvent produire un changement de position 20 du manchon d'étanchéité, notamment dans la direction radiale. Pour garantir la fonction de guidage et d'étanchéité du manchon, il faut minimiser les efforts transversaux agissant sur le manchon d'étanchéité. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de com- 25 mutation du type défini ci-dessus caractérisée en ce que le manchon d'étanchéité comporte, sur son côté périphérique extérieur, un profilage formant au moins une rainure qui élargit la chambre de soupape dans la direction radiale. L'extension radiale de la chambre de soupape selon la formule y = Q/A diminue localement la vitesse d'écoulement de sorte 30 que cette diminution de la vitesse d'écoulement y réduit également la pression dynamique pdyn agissant sur le manchon d'étanchéité. Il en résulte une réduction des efforts transversaux agissant sur le manchon d'étanchéité, ce qui s'oppose au déplacement radial du manchon d'étanchéité, garantissant ainsi la fonction de guidage et d'étanchéité du 35 manchon d'étanchéité.STATE OF THE ART A switching valve of the type defined above makes it possible to control the translational movement of a fuel injector and, by this translational movement, at least one injection orifice of the injector for releasing or disengaging it. to close. In the closed position of the switching valve, a control pressure is established in the control chamber which urges the needle of the injector in the closing direction. In the open position of the switching valve, the control chamber is discharged under pressure so that the injector needle opens. Actuation of the control valve is ensured by the actuator of the fuel injector. A switching valve of the type defined above is known for a fuel injector, for example according to DE 2009 001 099 A1. This valve comprises a valve member axially guided in a sealing sleeve biased in the direction axial force of a first spring element. The first spring element is applied on one side against the valve member and on the other against the sealing sleeve. The first spring element is a compression coil spring which transmits not only an axial force but also a torsion force to the sealing sleeve so that the sealing sleeve may change position during the operation of the injection nozzle. fuel. In this case, the guiding function of the sealing sleeve is no longer ensured. To avoid a change of position of the sealing sleeve, it is proposed according to this document to use another spring element at least partially surrounding the sealing sleeve and urging it with a thrust force in the axial direction. and / or in the radial direction to lock the position. In operation of the fuel injector, the seal is traversed by the fuel which can not cause an irregular distribution of the pressure at the periphery of the sealing sleeve and thus a radial displacement of this sleeve. The dynamic pressures acting at the periphery of the sealing sleeve are calculated by applying the following formula: Pdyn = 0.5 * p * v2 in which p represents the density of the fluid, that is to say the fuel, and y represents the speed of the fluid. An uneven distribution of the pressure at the periphery of the sealing sleeve results in transverse forces which can produce a change of position of the sealing sleeve, especially in the radial direction. To ensure the guide and sealing function of the sleeve, it is necessary to minimize the transverse forces acting on the sealing sleeve. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION To this end, the subject of the invention is a switching valve of the type defined above, characterized in that the sealing sleeve comprises, on its outer peripheral side, profiling forming at least one groove which widens the valve chamber in the radial direction. The radial extension of the valve chamber according to the formula y = Q / A locally decreases the flow velocity so that this decrease in flow velocity also reduces the dynamic pressure pdyn acting on the sealing sleeve . This results in a reduction of the transverse forces acting on the sealing sleeve, which opposes the radial displacement of the sealing sleeve, thereby guaranteeing the guiding and sealing function of the sealing sleeve.
Selon un développement préférentiel de l'invention, la rainure est périphérique. Elle réalise de cette manière un canal annulaire servant à compenser l'écoulement et à régulariser la distribution de la pression dans la direction périphérique. La répartition régulière de la pression dans la direction périphérique évite également un décalage de la position du manchon d'étanchéité dans la direction radiale. La forme de la section d'au moins une rainure peut être quelconque, mais de façon préférentielle, la rainure a une section ronde, ovale ou polygonale, par exemple une section en forme de V ou de trapèze. De façon particulièrement préférentielle, la forme de la sec- tion aura une surface de section réduite, ce qui n'entraîne qu'une augmentation pratiquement négligeable du volume de la chambre de soupape, et se répercute avantageusement sur le temps de commutation, rapide, de la soupape de commutation. Le nombre de rainures du profilage doit ainsi être choisi faible, par exemple 2, 3 ou 4 rainures. Dans la mesure où le profilage se compose de plusieurs rainures, celles-ci sont avantageusement réparties suivant la même distance axiale. Un profilage régulier favorise également la régularité de la distribution de la pression sur le manchon d'étanchéité. Le profilage peut être réalisé pour que les rainures soient jointives. Le manchon d'étanchéité aura alors une sorte de moletage au niveau de sa surface périphérique extérieure. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention, le profilage a une forme ondulée réalisée par un usinage avec un tour ou un meulage opérations qui sont des usinages particu- lièrement simples. Selon un autre développement, le profilage est distant axialement au moins d'une surface frontale du manchon d'étanchéité. Cela signifie que le profilage n'occupe de préférence pas toute la surface périphérique extérieure du manchon d'étanchéité. Cette caractéristique évite également que le volume de la chambre de soupape ne soit augmenté inutilement. En outre, la disposition du profilage est asymétrique par rapport à l'axe longitudinal du manchon d'étanchéité. De façon avantageuse, la surface frontale du manchon d'étanchéité tournée vers la plaque d'étranglement est munie d'une arête vive, ce qui permet d'augmenter la force d'étanchéité, c'est-à-dire améliorer l'effet d'étanchéité. L'autre surface frontale du manchon d'étanchéité est en revanche plate et constitue de cette manière une surface d'appui pour le ressort appuyé sur le manchon d'étanchéité.According to a preferred development of the invention, the groove is peripheral. In this way, it produces an annular channel used to compensate the flow and to regulate the distribution of the pressure in the peripheral direction. The regular distribution of the pressure in the peripheral direction also avoids a shift of the position of the sealing sleeve in the radial direction. The shape of the section of at least one groove may be any, but preferably, the groove has a round, oval or polygonal section, for example a V-shaped section or trapezoidal. Particularly preferably, the shape of the section will have a reduced cross-sectional area, which will result in only a negligible increase in the volume of the valve chamber, and will have an advantageous effect on the fast switching time. of the switching valve. The number of grooves of the profiling must thus be chosen low, for example 2, 3 or 4 grooves. Insofar as the profiling consists of several grooves, these are advantageously distributed along the same axial distance. Regular profiling also favors the regularity of the distribution of the pressure on the sealing sleeve. The profiling can be done so that the grooves are contiguous. The sealing sleeve will then have a kind of knurling at its outer peripheral surface. According to a particularly advantageous development of the invention, the profiling has a corrugated shape made by machining with a lathe or grinding operations which are particularly simple machining. According to another development, the profiling is axially spaced at least from a front surface of the sealing sleeve. This means that the profiling preferably does not occupy the entire outer peripheral surface of the sealing sleeve. This feature also prevents the volume of the valve chamber from being unnecessarily increased. In addition, the layout of the profiling is asymmetrical with respect to the longitudinal axis of the sealing sleeve. Advantageously, the front surface of the sealing sleeve facing the throttle plate is provided with a sharp edge, which makes it possible to increase the sealing force, that is to say to improve the effect sealing. The other end surface of the sealing sleeve is instead flat and thus constitutes a bearing surface for the spring pressed against the sealing sleeve.
L'invention a également pour objet un injecteur de carbu- rant équipé d'une soupape de commutation telle que définie ci-dessus et dans lequel la plaque d'étranglement comporte un étranglement de sortie débouchant dans la chambre de soupape et/ou un étranglement de remplissage. Les avantages de la soupape de commutation s'appliquent également avantageusement à l'injecteur car les étrangle- ments de sortie et/ou de remplissage débouchant dans la chambre de soupape n'entraînent pas d'écoulements homogènes dans la chambre de soupape. Le profilage de la surface périphérique extérieure du manchon d'étanchéité diminue la vitesse d'écoulement et réduit ainsi la pression dynamique appliquée au manchon d'étanchéité, ce qui dimi- nue les forces transversales éventuelles appliquées au manchon d'étanchéité. En réalisant le profilage avec au moins une rainure périphérique, on forme en outre un canal annulaire homogénéisant l'écoulement.The invention also relates to a fuel injector equipped with a switching valve as defined above and wherein the throttle plate has an outlet throat opening into the valve chamber and / or a throttling filling. The advantages of the switching valve also advantageously apply to the injector since the outlet and / or filling throttles opening into the valve chamber do not cause homogeneous flows in the valve chamber. The profiling of the outer peripheral surface of the sealing sleeve decreases the flow velocity and thereby reduces the dynamic pressure applied to the sealing sleeve, thereby reducing any transverse forces applied to the sealing sleeve. By performing the profiling with at least one peripheral groove, an annular channel is also formed homogenizing the flow.
Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'une soupape de commutation d'un injecteur de carburant représenté schématiquement dans l'unique figure annexée qui est une vue en coupe longitudinale de la soupape de commutation. Description du mode de réalisation de l'invention La soupape de commutation représentée dans la figure comporte une tige de soupape 2 logée dans une chambre de soupape 1. Cette tige est guidée en translation dans un manchon d'étanchéité 3 logé également dans la chambre de soupape 1. Le manchon d'étanchéité 3 réalise l'étanchéité de la chambre 1 par rapport à une chambre basse pression 6 délimitée dans la direction axiale par la surface frontale du goujon de soupape 2 et une plaque d'étranglement 7 d'un injecteur de carburant. La soupape de commutation est ainsi très largement équili- brée en pression, c'est-à-dire soumise à une force de pression réduite.The present invention will be described in more detail below with the aid of an embodiment of a fuel injector switching valve shown schematically in the single accompanying figure which is a longitudinal sectional view. of the switching valve. DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT OF THE INVENTION The switching valve shown in the figure comprises a valve stem 2 housed in a valve chamber 1. This rod is guided in translation in a sealing sleeve 3 also housed in the chamber of the invention. valve 1. The sealing sleeve 3 seals the chamber 1 with respect to a low pressure chamber 6 delimited in the axial direction by the end face of the valve stud 2 and a throttle plate 7 of an injector fuel. The switching valve is thus very largely balanced in pressure, that is to say subjected to a reduced pressure force.
La chambre de soupape 1 est réalisée dans une plaque de soupape 17 appliquée contre la plaque d'étranglement 7 et elle se poursuit par un siège de soupape 4 de forme conique. Le goujon de soupape 2 est sollicité en direction du siège de soupape 4 par la force d'un res- sort 5 qui s'appuie d'un côté contre le goujon de soupape 2 et de l'autre contre le manchon d'étanchéité 3. La force développée par le ressort 5 sert en outre de force d'étanchéité qui maintient le manchon d'étanchéité 3 en appui contre la plaque d'étranglement 7. Pour augmenter la force d'étanchéité, la surface frontale 10 du manchon d'étanchéité tournée vers la plaque d'étranglement 7 comporte une arête vive 12. La surface frontale 11 du manchon d'étanchéité 3, à l'opposé de la plaque d'étranglement 7, a une forme essentiellement plane pour constituer une force d'appui de ressort. La plaque de soupape 17 et la plaque d'étranglement 7 sont traversées par un canal d'alimentation 16, latéral, dont la zone de la plaque d'étranglement 7 forme un étranglement d'alimentation 15. L'étranglement d'alimentation 15 assure le remplissage de la chambre de commande de l'injecteur de carburant (non représentée) avec du carburant. L'étranglement de sortie 13 également réalisé dans la plaque d'étranglement 7 relie la chambre de commande à la chambre de sou- pape 1 de sorte que la chambre de soupape 1 est très largement à la même pression que celle de la chambre de commande. L'étranglement de sortie 13 débouche latéralement à côté du manchon d'étanchéité 3 dans la chambre de soupape 1. Un étranglement de remplissage 14 qui a pour fonction après la décharge d'assurer un nouveau remplissage rapide de la chambre de commande et de réaliser ainsi des temps de commutation brefs, débouche également à côté du manchon d'étanchéité 3 dans la chambre de soupape 1 de sorte qu'en fonctionnement de l'injecteur de carburant, on aura des conditions d'écoulement non homogènes dans la chambre de soupape 1. Ces con- ditions peuvent avoir pour conséquence des forces transversales s'exerçant sur le manchon d'étanchéité 3 et qui peut se déplacer radialement sous l'effet de telles forces transversales. Le manchon d'étanchéité 3 peut le cas échéant ne plus assurer sa fonction de gui- dage et/ou d'étanchéité.The valve chamber 1 is formed in a valve plate 17 applied against the throttle plate 7 and is continued by a conically shaped valve seat 4. The valve pin 2 is biased towards the valve seat 4 by the force of a spring 5 which is supported on one side against the valve pin 2 and on the other against the sealing sleeve 3 The force developed by the spring 5 further serves as a sealing force which holds the sealing sleeve 3 against the throttle plate 7. To increase the sealing force, the front surface 10 of the sleeve The sealing surface facing the throttle plate 7 has a sharp edge 12. The end face 11 of the sealing sleeve 3, opposite the throttle plate 7, has a substantially flat shape to form a bearing force. of spring. The valve plate 17 and the throttle plate 7 are traversed by a lateral feed channel 16, the area of the throttle plate 7 of which forms a feed throttle 15. filling the control chamber of the fuel injector (not shown) with fuel. The outlet throat 13 also made in the throttle plate 7 connects the control chamber to the valve chamber 1 so that the valve chamber 1 is very much at the same pressure as the control chamber. . The outlet throat 13 opens laterally next to the sealing sleeve 3 in the valve chamber 1. A filling throat 14 which functions after the discharge to ensure a rapid refilling of the control chamber and to achieve thus short switching times, also opens next to the sealing sleeve 3 in the valve chamber 1 so that in operation of the fuel injector, there will be non-homogeneous flow conditions in the valve chamber These conditions may result in transverse forces acting on the sealing sleeve 3 and which can move radially under the effect of such transverse forces. The sealing sleeve 3 may, if need be, no longer perform its function of guiding and / or sealing.
Pour diminuer les forces transversales appliquées au manchon d'étanchéité 3, dans le cas de la soupape de commutation selon l'invention, telle que représentée, le manchon d'étanchéité 3 comporte sur le côté périphérique extérieur, un profilage ondulé 9 occupant le segment partiel inférieur du manchon d'étanchéité 3. Dans le cas présent, le profilage 9 est formé par deux rainures à section en arc de cercle 8, périphérique, qui élargissent la chambre de soupape 1 radialement vers l'intérieur et participent de cette manière à la réduction de la vitesse d'écoulement dans la chambre de soupape 1. En outre, les rainures 8 forment des canaux annulaires réalisant un équilibrage de la pression dans la direction périphérique. Comme les rainures 8 sont réalisées dans la surface périphérique extérieure, c'est-à-dire qu'elles sont éloignées de la surface frontale 10 tournée vers la plaque d'étranglement 7, le profilage 9 augmente la force axiale agissant sur le manchon d'étanchéité 3. En outre, sous l'effet du profilage 9 du man- chon d'étanchéité 3, la chambre de soupape 1, ne subit qu'une augmentation négligeable de volume qui n'influence pas de manière importante les temps de commutation de la soupape. Ainsi, avec des moyens simples, on réduit les forces transversales agissant sur le manchon d'étanchéité 3 et on augmente la robustesse de la soupape de commuta- tion. Le mode de réalisation de l'invention représenté dans l'unique figure ne constitue qu'un exemple permettant de nombreuses variantes. Ces variantes peuvent notamment concerner la disposition et la réalisation pratique ainsi que le nombre des rainures 8 donnant le profil au manchon d'étanchéité 3.30 NOMENCLATURE 1 Chambre de soupape 2 Goujon de soupape 3 Manchon d'étanchéité 4 Siège de soupape 5 Ressort 6 Chambre basse pression 7 Plaque d'étranglement 8 Rainure 9 Profilage 10 Surface frontale 11 Surface frontale du manchon d'étanchéité 12 Arête vive 13 Etranglement de sortie 14 Etranglement de remplissage 15 Etranglement d'alimentation 16 Canal d'alimentation 17 Plaque de soupape20To reduce the transverse forces applied to the sealing sleeve 3, in the case of the switching valve according to the invention, as shown, the sealing sleeve 3 has on the outer peripheral side, a corrugated profiling 9 occupying the segment. In the present case, the profiling 9 is formed by two circumferentially circular arcuate grooves 8 which widen the valve chamber 1 radially inwards and thereby participate in the reduction of the flow velocity in the valve chamber 1. In addition, the grooves 8 form annular channels providing a balancing of the pressure in the peripheral direction. Since the grooves 8 are formed in the outer peripheral surface, i.e., they are remote from the end surface 10 facing the throttle plate 7, the profiling 9 increases the axial force acting on the throttle sleeve. In addition, under the effect of the profiling 9 of the sealing sleeve 3, the valve chamber 1 undergoes only a negligible increase in volume which does not have a significant influence on the switching times. of the valve. Thus, with simple means, the transverse forces acting on the sealing sleeve 3 are reduced and the robustness of the switching valve is increased. The embodiment of the invention shown in the single figure is only one example for many variants. These variants may concern in particular the arrangement and the practical embodiment as well as the number of grooves 8 giving the profile to the sealing sleeve 3.30 NOMENCLATURE 1 Valve chamber 2 Valve pin 3 Sealing sleeve 4 Valve seat 5 Spring 6 Chamber pressure 7 Throttle plate 8 Groove 9 Profiling 10 Frontal surface 11 Frontal surface of sealing sleeve 12 Sharp edge 13 Outflow restriction 14 Filling restriction 15 Supply restriction 16 Supply channel 17 Valve plate20