FR2989122A1

FR2989122A1 - Rampe d'injection de carburant pour moteur a combustion interne

Info

Publication number: FR2989122A1
Application number: FR1253256A
Authority: FR
Inventors: Pascal Guerry; Adrien Eustache; Patrick Barbe
Original assignee: MGI Coutier SA
Current assignee: Renault SAS; Akwel SA
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-10-11
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: EP2836697A1; WO2013153324A1; BR112014024950A2; BR112014024950A8; JP2015513042A; IN2014DN08311A; CN104246202A; FR2989122B1

Abstract

Cette rampe d'injection (1) est adaptée pour amortir les variations de pression. A cet effet, elle est réalisée avec un bouchon (8) d'épaisseur variable (e) constituant une zone de déformation, à l'une au moins de ses extrémités (4), et/ou avec une section de forme oblongue, ou encore avec une section divisée en deux volumes par une nervure interne longitudinale. Application à l'industrie automobile.

Description

La présente invention concerne les rampes d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne, notamment de véhicules automobiles à essence. Une rampe d'injection permet d'alimenter en essence les différents 5 cylindres d'un moteur à combustion interne, par l'intermédiaire d'injecteurs associés aux différents cylindres, les injecteurs étant alternativement ouverts et fermés en fonction du temps, selon le cycle du moteur. Chaque injecteur met ainsi périodiquement en communication une zone pleine d'essence en pression, typiquement à une pression d'environ 10 7 bar, avec l'intérieur du cylindre correspondant qui est une zone remplie d'air, à une pression comprise entre 1 et 2 bar. Cette mise en communication crée, dans l'essence, une onde de pression qui se propage dans la rampe d'injection. D'une manière globale, les multiples réflexions de telles ondes de 15 pression dans les injecteurs et dans les conduits créent des variations de pression au niveau des injecteurs, ce qui modifie la quantité d'essence injectée dans les phases d'ouverture des injecteurs. En régime stationnaire du moteur, il est possible d'adapter les temps d'ouverture des injecteurs pour compenser les phénomènes 20 perturbateurs précédemment indiqués. Cette solution permet de compenser les écarts de dosage de carburant, mais elle empêche d'avoir des réglages identiques pour chaque cylindre. Surtout, une telle solution n'est pas appropriée pour les régimes transitoires du moteur, c'est-à-dire lors du passage d'un régime à un autre. 25 Aux hautes fréquences, il se produit des interférences entre les ondes engendrées par les différents injecteurs. On connaît des solutions qui consistent à utiliser ces interférences pour réduire les variations de pression. Cependant, de telles solutions ne sont pas applicables efficacement aux basses fréquences, les distances entre les injecteurs étant trop petites. 30 D'autres solutions doivent donc être recherchées pour limiter les variations de pression aux basses fréquences, typiquement entre 0 et 100 Hz. Un premier type de solutions utilise un contrôle actif, en mettant en oeuvre un générateur de pression créant une onde en opposition de phase avec l'onde à amortir. Ces solutions par contrôle actif, dont un exemple est 35 fourni par le brevet US 6 705 278, sont très efficaces mais elles demandent encore actuellement un matériel complexe et coûteux, incluant un calculateur pour le calcul en temps réel du déphasage, un générateur de pression avec des temps de réponse rapides, et des moyens pour l'alimentation électrique du générateur de pression. Un second type de solutions connues, visant à limiter les variations 5 de pression aux basses fréquences, consiste à mettre à profit la « déformation » d'un fluide, en l'occurrence le carburant lui-même, ou plus habituellement la déformation de composants du système d'injection en contact avec le fluide tels que rampe, tuyaux ou injecteurs, sous l'effet de la pression. Ces solutions qui utilisent la déformation, notamment en augmentant la 10 souplesse volumique de l'ensemble formé par le fluide et la structure environnante, sont plus simples et plus économiques, en particulier du fait qu'elles sont « passives » et ne nécessitent ainsi aucun apport d'énergie extérieure, notamment électrique. Ces dernières solutions peuvent consister à augmenter la 15 souplesse de composants existants de la structure, au moins dans certaines zones de ces composants qui se trouvent en contact avec le fluide. En particulier, il est possible d'augmenter la souplesse de la rampe d'injection elle-même, comme l'enseigne le brevet JP 2009-257282. Dans ce cas, il convient de trouver un bon compromis entre la 20 souplesse d'une part et la résistance mécanique d'autre part. La recherche de la souplesse conduit à diminuer les épaisseurs et à choisir des matières plastiques plutôt que des métaux ou des alliages métalliques. Cependant, pour obtenir une résistance mécanique suffisante, il faudrait au contraire augmenter les épaisseurs, ce qui est difficilement envisageable avec des matières 25 plastiques, compte tenu des procédés de fabrication usuels, en particulier le moulage par injection. Une variante de ces solutions consiste à utiliser la déformation d'une pièce ou partie additionnelle souple, en contact avec le fluide. Ainsi, ces solutions peuvent consister en l'ajout de parties en mousse à l'intérieur de la 30 rampe d'injection, au contact de la paroi de celle-ci, comme le montre le brevet DE 10 2004 037 133. Il est aussi possible de placer des éléments amortisseurs souples au coeur même de la rampe d'injection, comme le montre le brevet EP 2 206 913. Un autre type de solutions connues consiste à associer une 35 augmentation de la souplesse avec une restriction dans l'écoulement du fluide.

La restriction peut être créée par un simple étranglement (voir brevet US 7 146 965, figure 2A) ou par un clapet (voir brevet JP 2008-057447). La présente invention vise à fournir des solutions améliorées, particulièrement simples et économiques, permettant de maîtriser au mieux la souplesse volumique et la résistance mécanique d'une rampe d'injection, en adaptant celle-ci au besoin d'amortissement des variations de pression, ceci tout en respectant le procédé de fabrication par moulage par injection de matière plastique, pour des rampes en matière plastique. A cet effet, l'invention a pour objet une rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, la rampe d'injection étant adaptée pour amortir les variations de pression, cette rampe d'injection étant réalisée avec un bouchon d'épaisseur variable constituant une zone de déformation, à l'une au moins de ses extrémités, et/ou avec une section de forme oblongue, sur toute sa longueur, ladite section pouvant être divisée en deux volumes par une nervure intérieure longitudinale. Ainsi, selon un premier aspect de la présente invention, la rampe d'injection possède un bouchon de configuration adaptée. Dans la mesure où il s'agit d'une rampe en matière plastique, celle-ci est habituellement réalisée en deux parties moulées séparément, à savoir un corps de rampe cylindrique et un bouchon qui obture le corps à une extrémité. Le bouchon est habituellement une partie plate et d'épaisseur constante, sur laquelle se greffe une pipette. Partant de là, l'idée inventive consiste à dissocier la pipette du bouchon, en la plaçant dans une autre zone de la rampe d'injection, et à utiliser le bouchon comme zone de déformation, apte à amortir les variations de pression. Ce bouchon est alors réalisé avec une épaisseur de matière variable, par exemple une épaisseur plus importante en son centre et plus faible à sa périphérie, ce qui permet de constituer une zone de déformation à iso-contrainte. Un tel bouchon d'épaisseur variable peut être prévu à une seule extrémité de la rampe d'injection, ou aux deux extrémités de cette rampe. A l'extrémité ou à chaque extrémité concernée de la rampe d'injection, cette rampe peut présenter un élargissement résultant notamment d'une forme évasée, de manière à augmenter la surface du bouchon prévu à cette extrémité et en conséquence l'efficacité dudit bouchon dans sa fonction d'amortissement des variations de pression.

De plus, du point de vue du procédé de fabrication, une injection de matière plastique au centre du bouchon permet d'obtenir des épaisseurs variables entre le centre et la périphérie, tout en ayant un remplissage uniforme du moule. Selon un deuxième aspect de l'invention, qui peut se combiner ou non avec le premier aspect, la rampe d'injection possède une section de forme 5 oblongue. Une telle section, résultant notamment de deux parties opposées de forme sensiblement sem i-cylindrique réunies par deux autres parties sensiblement plates, allie la forte résistance des parties sem i-cylindriques à la déformabilité des parties plates. La déformabilité de la rampe d'injection est ainsi augmentée, tout en contrôlant la contrainte. En particulier, la forme de 10 section ici préconisée a l'avantage d'être facile à maîtriser, par rapport à une forme elliptique ou encore par rapport à une forme rectangulaire qui apporterait des concentrations de contraintes indésirables. Avantageusement, dans le cas d'une telle rampe d'injection avec section de forme oblongue, les deux parties sensiblement plates sont de 15 section légèrement concave, donc de profil incurvé vers l'intérieur de la rampe. Ainsi, ces parties sont « prédéformées » et, sous l'effet d'une augmentation de la pression intérieure, elles se déforment en premier, provoquant alors un élargissement des deux parties sem i-cylindriques tout en écartant ces parties semi-cylindriques l'une de l'autre. 20 Le choix d'une section de forme oblongue, sans division de cette section en deux volumes, permet en particulier d'augmenter la souplesse de rampes d'injection de relativement petit diamètre, sans diminuer l'épaisseur de paroi de ces rampes, ce qui s'avère avantageux en ce sens que de trop petites épaisseurs de matière plastique sont difficiles à mouler par injection. 25 A l'inverse, le choix d'une section avec division en deux volumes permet d'augmenter la résistance mécanique de la rampe d'injection, sans augmenter les épaisseurs des parois, ce qui évite une augmentation des temps de fabrication par moulage et par conséquent une augmentation du prix de revient des rampes d'injection. 30 Dans ce dernier cas, la rampe d'injection se présente avantageusement comme la réunion de deux parties cylindriques, disposées symétriquement et raccordées suivant une nervure médiane plane séparant les deux volumes. Deux volumes internes parallèles sont ainsi créés, séparés l'un de l'autre par la nervure médiane, ces deux volumes pouvant communiquer 35 l'un avec l'autre à l'extrémité de la rampe d'injection recevant le bouchon.

Ce dernier mode de réalisation à double volume est particulièrement adapté en cas de besoin d'une très grande capacité d'amortissement. Le choix d'une section de forme oblongue, ou d'une division en 5 deux volumes, peut être combiné ou non avec un bouchon d'épaisseur variable constituant une zone de déformation, tel que défini plus haut. L'invention sera de toute façon mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, 10 quelques formes d'exécution de cette rampe d'injection de carburant : Figure 1 représente, très schématiquement, une rampe d'injection classique ; Figure 2 représente, de manière similaire, une rampe d'injection conforme à la présente invention, avec un bouchon unique constituant une 15 zone de déformation ; Figure 3 illustre une première variante de cette rampe d'injection ; Figure 4 en illustre une seconde variante, avec deux bouchons ; Figure 5 représente, en section et à échelle agrandie, une extrémité de la rampe avec son bouchon d'épaisseur variable ; 20 Figure 6 représente, en coupe transversale, une rampe d'injection de section oblongue, conforme à la présente invention ; Figure 7 représente, en coupe transversale, une variante de la rampe d'injection de section oblongue ; Figure 8 illustre la déformation de la rampe d'injection de la figure 25 7 ; Figure 9 est une autre vue en coupe transversale de la rampe d'injection des figures 7 et 8, au droit d'un logement d'injecteur ; Figure 10 est une vue en coupe transversale d'une autre forme de réalisation, dans laquelle la rampe d'injection est divisée intérieurement en 30 deux volumes. En se référant à la figure 1, une rampe d'injection 1 classique comprend un corps 2 cylindrique allongé, dont les deux extrémités sont désignées respectivement par 3 et 4. La première extrémité 3 est obturée par un bouchon 5 sur lequel se greffe une pipette 6. Le corps 2 présente 35 latéralement une série de logements 7 ouverts sur l'extérieur, dans lesquels sont mis en place des injecteurs (non représentés), au nombre de quatre dans l'exemple illustré. Une rampe d'injection 1 selon l'invention, telle que représentée sur la figure 2, possède un bouchon 8 d'épaisseur variable (comme précisé plus bas) placé à la seconde extrémité 4 du corps 2, cette extrémité 4 étant opposée à celle 3 recevant la pipette 6. Dans ce mode de réalisation, le corps 2 de la rampe d'injection 1 conserve une forme cylindrique, d'une extrémité 3 à l'autre 4. Dans une première variante, illustrée par la figure 3, la seconde 10 extrémité 4 du corps 2 de la rampe d'injection 1 est élargie, cette extrémité 4 possédant une forme évasée. La surface du bouchon 8 placé à cette extrémité 4 est ainsi augmentée. Dans une seconde variante, illustrée par la figure 4, un premier bouchon 9 d'épaisseur variable est prévu à la première extrémité 3 du corps 2 15 de la rampe d'injection 1, et un second bouchon 10 d'épaisseur variable est prévu à la seconde extrémité 4 du corps 2 de la même rampe d'injection 1. Dans ce cas, la pipette 6 est raccordée latéralement au corps 2 de la rampe d'injection 1. La figure 5 représente, à plus grande échelle, une extrémité 4 du 20 corps 2 de la rampe d'injection 1, avec son bouchon 8 d'épaisseur variable e. L'épaisseur e est ici plus importante au centre du bouchon 8 et plus faible à la périphérie de ce bouchon 8, avec une décroissance progressive en direction radiale, au fur et à mesure de l'éloignement de l'axe central A de la rampe. Réalisé en matière plastique moulée, le bouchon 8 est soudé sur 25 l'extrémité 4 correspondante du corps 2 de la rampe. Le bouchon 8, ou chacun des deux bouchons 9 et 10, constitue une zone de déformation qui intervient lors du fonctionnement de la rampe d'injection 1, de manière à amortir les variations de pression à l'intérieur de ladite rampe.

30 La figure 6 représente un autre mode de réalisation, dans lequel l'amortissement des variations de pression est obtenu en conférant au corps 2 de la rampe d'injection 1 une section de forme oblongue, favorisant sa déformation. Cette section oblongue résulte de deux parties opposées 11 et 12 de forme semi-cylindrique qui sont réunies par deux parties 13 et 14 de forme 35 plate, parallèles l'une à l'autre. Bien entendu, le bouchon (non représenté) placé à une extrémité de cette rampe possède une forme oblongue correspondante. Dans une variante, montrée sur les figures 7 et 8, le corps 2 de la rampe d'injection 1 conserve une section de forme oblongue, mais les deux 5 parties 13 et 14, qui réunissent les parties 11 et 12 de forme sem i-cylindrique, possèdent elles mêmes un profil incurvé. Plus particulièrement, les deux parties 13 et 14 sont ici de section concave et incurvées vers l'intérieur de la rampe d'injection 1, du moins en l'absence de pression à l'intérieur de cette rampe (voir la figure 7 et le tracé en traits continus de la figure 8). Sous l'effet 10 d'une pression interne, les deux parties 13 et 14 initialement incurvées vers l'intérieur se déforment vers l'extérieur et cette déformation provoque elle-même l'élargissement des deux parties 11 et 12 de forme semi-cylindrique et leur écartement l'une de l'autre (voir le tracé en traits pointillés de la figure 8). Comme le montre la figure 9, dans une telle rampe d'injection 1 de 15 section oblongue, l'une des deux parties 11 et 12 de forme sensiblement semicylindrique peut comporter intérieurement une portée plane 15, s'étendant longitudinalement au niveau des logements 7 des injecteurs. Une telle configuration est avantageuse, en relation avec le processus de fabrication du corps 2 de la rampe d'injection 1 par moulage de matière plastique. L'intérieur 20 du corps 2 est formé par une broche principale qui est retirée en fin d'injection de la matière plastique. Des broches secondaires sont utilisées pour former les logements 7 des injecteurs, ces broches secondaires devant venir en contact avec la broche principale pour éviter toute pénétration de matière plastique entre ces broches, au débouché des logements 7. Pour simplifier le processus 25 de fabrication et le rendre plus fiable, il est préférable que les broches secondaires prennent appui sur une partie plate et non incurvée de la broche principale. Cette partie plate doit elle-même être présente sur toute la longueur du corps 2 de la rampe, afin de permettre le démoulage avec retrait de la broche principale, ce qui justifie l'aménagement de la portée plane 15 qui 30 s'étend longitudinalement en passant sur tous les emplacements d'injecteurs. Cette configuration peut aussi contribuer à la souplesse volumique de la rampe, tout en lui conservant une résistance suffisante. Enfin, la figure 10 représente un dernier mode de réalisation dans lequel la rampe d'injection 1 ou du moins son corps 2 se trouve divisé en deux 35 volumes 16 et 17, par une séparation interne longitudinale. Plus particulièrement, le corps 2 de la rampe se présente ici comme la réunion de deux parties cylindriques 18 et 19 symétriques l'une de l'autre, raccordées suivant une nervure médiane plane 20 orientée longitudinalement. Depuis l'axe A de l'une ou l'autre des deux parties cylindriques 18 et 19, la nervure médiane plane 20 est avantageusement vue sous un angle a d'environ 68°. Le choix d'un tel angle permet d'optimiser la réalisation, au sens de l'obtention d'une contrainte identique dans toute la section du corps 2 de la rampe d'injection (pour une nervure 20 de même épaisseur que les deux parties cylindriques 18 et 19). D'une manière non représentée, les deux volumes 16 et 17 10 séparés par la nervure 20 peuvent communiquer l'un avec l'autre, notamment à l'extrémité de la rampe recevant le bouchon. Ce bouchon peut lui-même être d'épaisseur variable, comme décrit plus haut. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette rampe d'injection de carburant qui ont été décrites ci- 15 dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant les formes de détail de la rampe et de ses diverses parties, ou en adaptant cette rampe par exemple à un nombre d'injecteurs différent. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, la rampe d'injection (1) étant adaptée pour amortir les variations de pression, caractérisée en ce qu'elle est réalisée avec un bouchon (8, 9, 10) d'épaisseur variable (e) constituant une zone de déformation à l'une au moins de ses extrémités (3, 4), et/ou avec une section de forme oblongue, sur toute sa longueur, ladite section pouvant être divisée en deux volumes (16, 17) par une nervure interne longitudinale (20).
2. Rampe d'injection selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou chaque bouchon (8, 9, 10) est réalisé avec une épaisseur (e) plus importante en son centre et plus faible à sa périphérie.
3. Rampe d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le bouchon (8) d'épaisseur variable (e) est prévu à une seule extrémité (4) de la rampe d'injection (1), cette extrémité (4) étant opposée à celle (3) recevant une pipette (6).
4. Rampe d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un bouchon (9, 10) d'épaisseur variable (e) est prévu aux deux extrémités (3, 4) de la rampe d'injection (1), la pipette (6) étant raccordée latéralement au corps (2) de la rampe d'injection (1).
5. Rampe d'injection selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle présente, à une extrémité (4) ou à chaque extrémité (3, 4), un élargissement résultant notamment d'une forme évasée, de manière à augmenter la surface du bouchon (8, 9, 10) prévu à cette extrémité.
6. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle possède une section de forme oblongue résultant de deux parties opposées (11, 12) de forme sensiblement semi-cylindrique réunies par deux autres parties (13, 14) de forme sensiblement plate.
7. Rampe d'injection selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux parties (13, 14) sensiblement plates sont de section légèrement concave, donc de profil incurvé vers l'intérieur de la rampe (1).
8. Rampe d'injection selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'une des deux parties (11, 12) de forme sensiblement semi-cylindrique comporte intérieurement une portée plane (15) s'étendant longitudinalement au 5 niveau des logements (7) des injecteurs.
9. Rampe d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle se présente comme la réunion de deux parties cylindriques (18, 19), disposées symétriquement et raccordées suivant une 10 nervure médiane plane (20) séparant les deux volumes (16, 17).
10. Rampe d'injection selon la revendication 9, caractérisée en ce que la nervure médiane plane (20) est vue, depuis l'axe (A) de l'une ou l'autre des deux parties cylindriques (18, 19), sous un angle d'environ 68°.
11. Rampe d'injection selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que les deux volumes (16, 17), séparés l'un de l'autre par la nervure médiane (20), communiquent l'un avec l'autre à l'extrémité de la rampe d'injection (1) recevant le bouchon (8). 15 20