FR2778950A1 - Dispositif de distribution de carburant pour moteur a combustion interne - Google Patents

Dispositif de distribution de carburant pour moteur a combustion interne Download PDF

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Abstract

Dispositif de distribution de carburant, notamment pour un moteur alimenté sous relativement haute pression. Selon l'invention, le distributeur comporte un corps creux (12) où sont pratiqués les accès (14) et à l'intérieur duquel est pratiquée une partie de cavité sensiblement sphérique et un agencement de bouchage (30) vissé dans le corps creux.L'agencement de bouchage peut être monté en sortie de pompe.

Description

"Dispositif de distribution de carburant pour moteur à combustion interne"
L'invention se rapporte à un dispositif de distribution de carburant pour l'alimentation des cylindres d'un moteur à combustion interne, notamment un moteur à injection directe et plus particulièrement un moteur alimenté sous
relativement haute pression.
s L'invention concerne tout particulièrement un nouveau mode de réalisation d'un tel dispositif, facile à fabriquer, d'implantation aisée et de faible
prix de revient.
Classiquement, dans un moteur à combustion interne, à injection directe, le distributeur de carburant comporte un corps allongé, de forme générale tubulaire, relié par une extrémité axiale à la sortie d'une pompe de carburant et comportant, disposées sur sa longueur, plusieurs prises de sortie réalisées à la faveur de bossages saillants. Ces prises de sortie sont reliées aux différents injecteurs. D'autres prises sont éventuellement prévues pour être reliées à des capteurs de pression et/ou température, à un amortisseur ou à un régulateur. Le corps tubulaire, allongé, est difficile à réaliser. Il faut réaliser une pièce monobloc
lourde, qui doit de toute façon être reprise en usinage.
Un tel corps tubulaire allongé comporte également plusieurs supports ou pattes d'encrage pour sa fixation sur la culasse. La forme même d'un tel distributeur et la nécessité de le fixer en plusieurs points obligent pratiquement à
définir un modèle spécifique pour chaque type de moteur.
D'autre part, la demande de brevet européen N 0 427 977 décrit un distributeur comportant une cavité allongée et de faible longueur montée sur un socle comprenant un capteur de pression et/ou de température. Les accès à la cavité comprenant notamment l'entrée reliée à la pompe et les sorties reliées aux injecteurs, sont regroupés sur une extrémité du corps. Ces accès communiquent avec la cavité par des perçages. La plupart de ces perçages sont réalisés en biais et débouchent à la partie supérieure de la cavité. Un tel distributeur est de réalisation délicate et coûteuse. La forme de la cavité, bien
que réduite en longueur, n'est pas optimale pour résister à de fortes pressions.
En conséquence, I'épaisseur des parois du corps doit être relativement
importante et la pièce est lourde.
L'invention propose un nouveau type de dispositif de distribution de carburant, facile à réaliser en grande série avec des prix de revient relativement bas. L'un des buts de l'invention est de proposer un distributeur d'encombrement et de poids réduits résistant particulièrement bien aux hautes pressions. Un autre but de l'invention est de proposer un tel distributeur pouvant présenter un grand nombre d'accès, pour les liaisons aux différents cylindres et capteurs du moteur, qui puissent être disposés en de nombreux emplacements
dudit corps.
Un autre but de l'invention est de proposer un distributeur dont la cavité a un volume particulièrement faible mais néanmoins capable d'alimenter sous haute pression un moteur de relativement grande cylindrée, toutes choses
égales par ailleurs.
Plus particulièrement, I'invention se rapporte à un dispositif de distribution de carburant pour l'alimentation des cylindres d'un moteur à combustion interne, du type comportant un corps creux dans la paroi duquel sont pratiqués des accès destinés à être reliés, notamment, à une source d'alimentation de carburant sous pression et à une pluralité d'injecteurs pour alimenter lesdits cylindres, caractérisé en ce que ledit corps creux comporte une partie d'une cavité sensiblement sphérique et un perçage épaulé s'étendant sensiblement radialement entre ladite partie de cavité et un orifice dudit corps, ledit perçage comportant, séparés par un épaulement, un premier tronçon, intérieur, communiquant avec ladite partie de cavité, et un second tronçon, extérieur, taraudé, et en ce qu'un agencement de bouchage dudit perçage comporte une partie intérieure engagée dans ledit premier tronçon, dont une face d'extrémité comporte une creusure complétant ladite cavité et une partie filetée vissée dans ledit second tronçon et en ce qu'au moins un joint est interposé entre ledit
agencement de bouchage et ledit perçage.
La forme sphérique ou pratiquement sphérique de la cavité est avantageuse dans la mesure o tous les accès peuvent communiquer avec la cavité au moyen de perçages dont les parties terminales internes, au moins, s'étendent sensiblement radialement. Ceci permet d'agencer les accès à des emplacements quelconques du corps tout autour de la cavité sphérique ou
pratiquement sphérique.
Surtout, le montage vissé entre le corps creux et l'agencement de bouchage permet de réduire très sensiblement les coûts de fabrication pour une
tenue en pression étonnamment élevée.
Selon plusieurs modes de réalisation possibles, la partie intérieure de l'agencement de bouchage est séparée de la partie filetée. Cette partie intérieure peut comporter un premier épaulement coopérant avec celui du perçage et, dans ce cas, le joint, monté entre ledit corps et ladite partie intérieure, ne risque pas d'être détérioré au moment du vissage de ladite partie filetée. Cet épaulement sera dénommé ci-après "premier épaulement" Le joint peut être logé dans une gorge annulaire pratiquée sur une portion cylindrique de ladite partie intérieure. Ce joint peut aussi être comprimé entre deux épaulements dont celui dudit perçage. Eventuellement, I'épaulement du perçage peut être chanfreiné de façon à créer un espace annulaire susceptible
d'accueillir un joint de forme adaptée.
On peut aussi prévoir un joint au moins approximativement plat, interposé entre l'épaulement du perçage et ledit premier épaulement de ladite partie intérieure. Comme précédemment, I'épaulement dudit perçage épaulé peut être chanfreiné pour définir un espace annulaire élargi avec ledit premier épaulement de ladite partie intérieure. Dans ce cas, ledit joint relativement plat comporte une surépaisseur annulaire au voisinage de son bord intérieur, adapté pour occuper
l'espace annulaire élargi.
Dans certains cas, la partie intérieure de l'agencement de bouchage et la
partie filetée peuvent former une seule pièce.
Enfin, selon une autre caractéristique avantageuse, le volume de la cavité
peut être relativement réduit compte tenu de la cylindrée du moteur à alimenter.
A titre d'exemple, pour un moteur à six cylindres 2,5 I alimentés par injection directe sous une pression de l'ordre de 1500 bars, le volume de la cavité peut
être ramené à 30 cm3.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de
plusieurs modes de réalisation possibles d'un dispositif de distribution de carburant conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de distribution de carburant conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue du même dispositif, assemblé, représenté selon une coupe diamétrale de la cavité; - la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle, de l'encadré III de la figure 2; - la figure 4 est une vue de détail, analogue à la figure 3, illustrant une variante du joint du dispositif des figures 1 et 2; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2 illustrant une variante; - la figure 6 est une vue de détail à plus grande échelle de l'encadré VI de la figure 5; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 illustrant une variante; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 5 illustrant une autre variante; - la figure 9 est une vue de détail à plus grande échelle de l'encadré IX de la figure 8; - la figure 10 est une vue analogue à la figure 5 illustrant une autre variante; - la figure 1 1 est une vue de détail à plus grande échelle de l'encadré Xl de la figure 10; et - la figure 12 illustre une autre variante permettant un montage
3( directement sur la pompe.
En considérant plus particulièrement les figures 1 à 3, on a représenté un dispositif de distribution de carburant 11 pour l'alimentation des cylindres d'un moteur à combustion interne, par exemple un moteur Diesel ou à essence, à
injection directe pilotée, sous relativement haute pression.
Dans un tel type de moteur, non représenté, le carburant est délivré au dispositif sous haute pression par une pompe et est distribué à des injecteurs pilotés par des électrovannes. Les pressions mises en jeu sont de l'ordre de 100 à 150 bars pour un moteur à essence et de 1400 à 2000 bars pour un moteur Diesel. Le dispositif de distribution comporte essentiellement un corps creux 12 io dans la paroi duquel sont ménagés des accès 14 destinés à être reliés, notamment, à une source d'alimentation de carburant sous pression (la pompe)
et à une pluralité d'injecteurs alimentant respectivement les cylindres du moteur.
Dans l'exemple représenté, les différents accès ne sont pas différenciés. Ils sont pratiqués sur une couronne massive 16 d'un seul tenant avec ledit corps creux,
éventuellement venue de moulage, forgeage ou autre technique.
D'autres accès semblables peuvent être réservés au raccordement de moyens de contrôle, comme par exemple un régulateur et/ou un amortisseur et/ou une prise de pression. Le corps creux comporte une partie 18 d'une cavité 17 sensiblement sphérique. Ladite partie de cavité pratiquée dans le corps creux est ici sensiblement plus grande qu'une demi-sphère. En règle générale, elle doit constituer au moins la moitié de la cavité et, dans le cas d'une cavité rigoureusement sphérique, au moins une demi- sphère. La couronne massive 16 dans laquelle sont ménagés lesdits accès a son plan médian confondu avec un plan équatorial de la cavité sphérique 17. Si la cavité avait une forme générale non rigoureusement sphérique, par exemple d'un profil légèrement oblong, la couronne massive pourrait avantageusement avoir son plan médian confondu avec un plan de symétrie transversal de ladite cavité. Cependant, si nécessaire, d'autres accès peuvent être rapportés à d'autres emplacements tout autour dudit corps creux. Chaque accès 14 comprend un trou 19 de faible section, interne, d'orientation sensiblement radiale et un trou taraudé 20 de plus grand diamètre débouchant à l'extérieur, ici sur la couronne 16 et se raccordant au trou de faible section. Avantageusement, chaque trou de faible section 19 s'étend perpendiculairement par rapport à la surface extérieure 16a de la couronne, c'est-à-dire radialement par rapport à la cavité 17 lorsque celle-ci est sphérique. Le corps creux comporte aussi un perçage épaulé 22 s'étendant sensiblement radialement entre ladite partie de cavité 16 et un orifice 24 du corps creux. Ce perçage comporte, séparés par un épaulement 26, un premier tronçon 28 intérieur, communiquant avec ladite partie de cavité 17 définie dans ledit corps et un second tronçon 29, extérieur, fileté. Le dispositif est complété par un agencement de bouchage 30 de ce perçage épaulé 22. Cet agencement de bouchage se compose d'une partie intérieure 32 engagée dans ledit premier tronçon et dont une face d'extrémité comporte une creusure 34 complétant ladite cavité, c'est-à-dire se raccordant avec la partie de cavité 16 définie dans ledit corps et d'une partie filetée 36 vissée dans ledit second tronçon 29. Au moins un
joint 40 est interposé entre ledit agencement de bouchage 30 et le perçage 22.
Dans l'exemple des figures 1 à 3, ladite partie intérieure et ladite partie filetée de l'agencement de bouchage 30 forment une seule pièce. Le joint 40 est ici un joint au moins relativement plat, interposé entre l'épaulement 26 du perçage et un épaulement 42 de cette pièce, ici défini entre ladite partie intérieure 32 et ladite partie filetée 36. Cet épaulement 42 sera appelé "premier épaulement". Dans la variante de la figure 4, le bord interne de l'épaulement dudit perçage épaulé 22 pratiqué dans le corps est chanfreiné (chanfrein 45) pour définir un espace annulaire élargi avec la pièce unique composée de ladite partie intérieure 32 et de ladite partie filetée 36. Le joint, au moins relativement plat, comporte cependant une surépaisseur annulaire au voisinage de son bord
intérieur, laquelle est adaptée pour occuper cet espace annulaire élargi.
Comme il ressort de la figure 4, on obtient une étanchéité sur cinq faces
consécutives.
Dans tous les autres modes de réalisation qui vont être décrits ci-
dessous, la partie intérieure 32 est séparée de la partie filetée 36. Cependant, il est clair que les joints plats ou relativement plats décrits ci-dessus peuvent être utilisés avec les modes de réalisation des figures 5 à 9, tandis que tous les autres joints qui seront décrits plus loin peuvent aussi être utilisés avec le mode
de réalisation des figures 1 à 3.
Si on considère plus particulièrement les figures 5 et 6, on voit que la partie intérieure 32 comporte un premier épaulement 42 coopérant avec celui du perçage (épaulement 26). Un joint torique 48 est logé dans une gorge annulaire
lo 49 pratiquée sur une portion cylindrique de ladite partie intérieure.
Selon la figure 7, une gorge annulaire semblable 49a peut abriter en outre
une bague anti-extrusion 50, jouxtant ledit joint 48.
Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, ledit premier tronçon du perçage épaulé (c'est-à-dire le tronçon non taraudé) comporte un autre épaulement 52 coopérant avec un second épaulement 54 de ladite partie intérieure 32. Au moins un joint d'étanchéité 48 est serré entre ledit premier
épaulement 42 et ledit autre épaulement 52.
Dans l'exemple représenté et comme on le voit plus en détail sur la figure 9, une bague anti-extrusion 50 est accolée au joint 48 et l'ensemble est serré
entre ces deux épaulements.
Dans le mode de réalisation des figures 10 et 11, la partie intérieure 32 est encore séparée de la partie filetée 36 et le bord interne de l'épaulement du perçage épaulé est chanfreiné (chanfrein 45a) pour définir un espace élargi, ici tronconique, avec ladite partie intérieure 32, notamment son épaulement 42 (précédemment appelé premier épaulement) et un joint 56 à une forme adaptée (joint annulaire à section triangulaire) pour occuper cet espace annulaire tronconique. Dans tous les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, la face extérieure du second tronçon comporte une empreinte 58 adaptée pour recevoir
un outil de vissage.
Dans les exemples décrits, il s'agit d'une empreinte formant trou à six
pans. D'autres formes équivalentes pourraient convenir.
Il est à noter que l'assemblage vissé entre ledit corps et l'agencement de bouchage s'est révélé avantageux sur le plan du prix de revient d'un tel dispositif. De façon surprenante, la résistance d'un tel montage à la pression interne s'est révélée exceptionnelle. Des essais ont permis de montrer qu'un tel dispositif était susceptible d'admettre des pressions internes de plus du double de la pression maximum nécessaire pour l'alimentation d'un moteur Diesel à
injection directe sous haute pression.
Enfin, la mise au point du dispositif a révélé que le volume de la cavité pouvait être très inférieur à ce qui est pratiqué habituellement et qui est d'ailleurs nécessaire en raison de la forme tubulaire allongée des dispositifs d'admission classiques. En fait, on a pu mettre en évidence que le volume réduit de la cavité (favorable à une bonne fermeture étanche de l'agencement de bouchage) pouvait être réduite bien en deçà des valeurs habituelles sans perturber la distribution.
Enfin, la figure 12 illustre une application importante dans la pratique.
Selon cette variante, I'agencement de bouchage 30 (au moins la partie
filetée 36) est combinée à la sortie 59 de la pompe d'injection 60.
Dans ce cas, la partie filetée 36 comporte un socle 62 formant bride et muni sur sa face inférieure, d'une gorge 63 abritant un joint 64. L'injection de carburant se fait donc radialement par un conduit 61 de très faible diamètre prolongeant la sortie 59. Le socle 62 est fixé à l'extrémité de la pompe par des
vis 65.
Selon une autre possibilité, la partie filetée 36 pourrait être pratiquée tout autour de la sortie 59 de la pompe elle-même et le corps creux 12 serait directement vissé sur la pompe, avec interposition du joint 40. L'extrémité de la sortie 59 de la pompe serait conformée de façon à présenter la creusure 34. Elle serait donc adaptée pour former une partie (l'agencement de bouchage), du distributeur. Ceci constitue un autre avantage important du montage vissé des
éléments du distributeur. Bien entendu, tous les modes de réalisation décrits ci-
dessus peuvent être montés en sortie de pompe.

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de distribution de carburant pour l'alimentation des cylindres d'un moteur à combustion interne, du type comportant un corps creux (12) dans la paroi duquel sont pratiqués des accès (14) destinés à être reliés, notamment, à une source d'alimentation de carburant sous pression et à une pluralité d'injecteurs pour alimenter lesdits cylindres, caractérisé en ce que ledit corps creux (12) comporte une partie (18) d'une cavité (17) sensiblement sphérique et un perçage épaulé (22) s'étendant sensiblement radialement entre ladite partie de cavité et un orifice dudit corps, ledit perçage comportant, séparés par un épaulement, un premier tronçon (28 1 intérieur, communiquant avec ladite partie de cavité, et un second tronçon (29), extérieur, fileté, et en ce qu'un agencement de bouchage (30) dudit perçage comporte une partie intérieure engagée dans ledit premier tronçon, dont une face d'extrémité comporte une creusure complétant ladite cavité et une partie filetée (36) vissée dans ledit second tronçon et en ce qu'au moins un joint (40) est interposé entre ledit agencement
de bouchage et ledit perçage.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie
intérieure est séparée de ladite partie filetée (figure 5).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite partie intérieure comporte un premier épaulement (42) coopérant avec celui
dudit perçage.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un joint (48) précité est logé dans une gorge annulaire pratiquée sur une portion
cylindrique de ladite partie intérieure.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite gorge
annulaire abrite en outre une bague anti-extrusion (50) jouxtant ledit joint.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit premier tronçon dudit perçage épaulé comporte un autre épaulement (52) coopérant avec un second épaulement (54) de ladite partie intérieure, un joint précité étant
serré entre ce second épaulement et ledit autre épaulement.
ll
7. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le bord interne de l'épaulement dudit perçage épaulé est chanfreiné pour définir un espace annulaire élargi avec ledit premier épaulement de ladite partie intérieure et ce qu'un joint précité a une forme adaptée pour occuper cet espace annulaire élargi.
8. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un joint précité est un joint au moins relativement plat (40), interposé entre l'épaulement
dudit perçage et ledit premier épaulement de ladite partie intérieure.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord interne de l'épaulement dudit perçage épaulé est chanfreiné (45) pour définir un espace annulaire élargi avec ledit premier épaulement de ladite partie intérieure et en ce que ledit joint au moins relativement plat comporte une surépaisseur annulaire au voisinage de son bord intérieur, adaptée pour occuper cet espace annulaire elargi.
10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie
intérieure et ladite partie filetée forment une seule pièce.
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en
ce que la face extérieure dudit second tronçon comporte une empreinte (58) adaptée pour recevoir un outil de vissage, par exemple une empreinte formant
trou à six pans.
12- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il
est combiné à une pompe, ladite partie filetée (36) étant munie d'un socle (62) formant bride, fixé à l'extrémité de ladite pompe, et comportant un conduit (61)
prolongeant la sortie (59) de la pompe.
13- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il
est combiné à une pompe (60), ledit corps creux (12) étant directement vissé à
une sortie adaptée d'une telle pompe.
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