FR3124233A1

FR3124233A1 - Procédé de formage d’un dispositif de protection thermique

Info

Publication number: FR3124233A1
Application number: FR2106656A
Authority: FR
Inventors: Matthieu Jalade; Jean-Pierre MILLON; William Pommery
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2041-06-22
Also published as: FR3124233B1

Abstract

Procédé de formage d’un dispositif de protection thermique La présente invention concerne un procédé de formage d’un dispositif de protection thermique (5) d’un injecteur à carburant (4), le dispositif de protection thermique (5) étant formé à partir d’une pièce primaire, caractérisé en ce qu’il comprend : une étape de préformage de la pièce primaire pour former une pièce intermédiaire,une étape d’insertion de la pièce intermédiaire au sein d’une culasse (3) d’un moteur à combustion interne (1) destiné à recevoir l’injecteur à carburant (4),une étape de déformation de la pièce intermédiaire pour former le dispositif de protection thermique (5), la déformation étant effectuée par injection d’un liquide sous pression au sein de la pièce intermédiaire (7). L’invention couvre également un dispositif de protection thermique (5) mis en œuvre par le procédé de formage. (figure 1)

Description

Procédé de formage d’un dispositif de protection thermique

La présente invention se rapporte au domaine des véhicules à bicarburation, et porte plus particulièrement sur des injecteurs à carburant logés dans une culasse d’un moteur thermique à bicarburation.

La propulsion des véhicules à bicarburation est assurée par un moteur à combustion interne pouvant utiliser de l’essence ou du gaz comme carburant. Le gaz utilisé comme carburant peut être un gaz naturel essentiellement composé de méthane, un tel gaz étant moins onéreux et moins polluant que l’essence.

La culasse du moteur à combustion interne comprend deux injecteurs débouchant dans chaque chambre de combustion, c’est-à-dire un injecteur à gaz et un injecteur à essence. En fonction du carburant nécessaire à la propulsion du véhicule, le gaz et/ou l’essence est injecté dans la chambre de combustion via son injecteur respectif.

Lorsque le gaz est utilisé comme carburant et que le gaz s’écoule depuis l’injecteur à gaz, l’explosion générée dans la chambre de combustion pour assurer la propulsion du véhicule s’opère à une température supérieure à celle d’une explosion qui résulte du mélange air-essence. Cette augmentation de température crée un réchauffement de l’injecteur à essence qui peut dépasser une température de 400°C et de ce fait s’endommager. De plus, la température élevée peut également entraîner une évaporation de l’essence stockée dans l’injecteur à essence, et former des bouchons nuisant à l’écoulement de l’essence qui résulte d’une cokéfaction de l’essence.

Afin d’abaisser la température de l’injecteur à essence, il est possible de mettre en œuvre un écoulement occasionnel de l’essence au sein de l’injecteur à essence afin de refroidir celui-ci. Une telle solution entraîne toutefois une consommation superflue d’essence.

Il existe également des boucliers thermiques consistant en une pièce disposée au niveau de l’injecteur à essence. Une telle pièce est efficace pour limiter l’augmentation de la température, mais n’est cependant pas compatible avec l’ensemble des moteurs à combustion interne par souci d’encombrement mécanique.

La présente invention permet de résoudre le problème de hausse de température de l’injecteur à essence tout en étant compatible avec n’importe quel moteur à combustion interne en proposant un procédé de formage d’un dispositif de protection thermique d’un injecteur à carburant, le dispositif de protection thermique étant formé à partir d’une pièce primaire, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une étape de préformage de la pièce primaire pour former une pièce intermédiaire,

- une étape d’insertion de la pièce intermédiaire au sein d’une culasse d’un moteur à combustion interne destiné à recevoir l’injecteur à carburant,

- une étape de déformation de la pièce intermédiaire pour former le dispositif de protection thermique, la déformation étant effectuée par injection d’un liquide sous pression au sein de la pièce intermédiaire.

Grâce à un tel procédé de formage, le dispositif de protection thermique est intégré de façon optimisée entre la culasse et l’injecteur et donc apte à protéger l’injecteur à carburant notamment la buse d’injecteur orientée vers la chambre à combustion lors du passage de carburant essence à carburant gaz. Ledit dispositif de protection thermique forme une enveloppe sensiblement isotherme pour évacuer la chaleur autour de l’injecteur, notamment la buse de l’injecteur, vers un circuit de refroidissement de la culasse. Du fait de la réduction de la température au niveau de l’injecteur à carburant grâce au dispositif de protection thermique, les problèmes de cokéfaction du carburant essence dans la buse de l’injecteur sont réduits voire éliminés.

Le dispositif de protection découle d’une pièce intermédiaire agencée dans un orifice de fixation d’injecteur usiné dans la culasse, destinée à être interposée entre l’injecteur de carburant essence et la culasse.

Le procédé de formage est par ailleurs adaptable à tous types de culasse et/ou de moteur à combustion interne étant donné que le dispositif de protection thermique formé prend une forme spécifique à la culasse au sein de laquelle il est formé au cours du procédé. Il n’est donc pas nécessaire d’intégrer un élément supplémentaire risquant de générer un encombrement mécanique.

L’étape de préformage consiste à façonner la pièce primaire afin que cette dernière forme la pièce intermédiaire, dont la forme est grossièrement similaire à un puits de réception de la culasse au sein duquel le dispositif de protection est agencé par la suite. Le préformage de la pièce primaire peut être effectué avec divers outils.

Une fois que la pièce intermédiaire est créée à partir de la pièce primaire, le procédé de formage se poursuit avec l’étape d’insertion. La pièce intermédiaire étant formée pour grossièrement correspondre à la culasse du moteur à combustion, plus particulièrement au sein du puits de réception où est par la suite installé l’injecteur à carburant une fois le formage du dispositif de protection thermique finalisé.

La pièce intermédiaire étant insérée dans la culasse, le procédé de formage s’achève par l’étape de déformation. Une telle étape peut se faire en obturant la pièce intermédiaire au niveau d’une ou plusieurs de ses extrémités, et en ne laissant qu’un accès permettant une injection du liquide sous pression au sein de la pièce intermédiaire.

Lorsque le liquide sous pression est injecté, celui-ci fait pression sur les parois de la pièce intermédiaire et déforme ces dernières. La déformation par le liquide sous pression peut se faire jusqu’à ce qu’il ne soit plus mécaniquement possible de déformer la pièce intermédiaire. Ainsi, le dispositif de protection thermique correspond à la pièce intermédiaire déformée. Une fois le dispositif de protection thermique formé, l’injecteur à carburant peut être installé, le dispositif de protection thermique formant une paroi protectrice autour de l’injecteur à carburant.

Selon une caractéristique du procédé, l’étape de préformage de la pièce primaire pour former la pièce intermédiaire est réalisée par emboutissage hors de la culasse. La pièce primaire peut par exemple être un tube métallique fait d’un métal permettant une déformation sans rupture, par exemple de l’aluminium ou en acier. Le préformage par emboutissage peut par exemple consister en une modification d’un diamètre du tube métallique au niveau de certaines sections de celui-ci. Pour des raisons avantageuses, l’étape de préformage est effectuée préalablement à l’étape d’insertion, le préformage étant plus simple à opérer hors de la culasse.

Selon un mode de réalisation, le procédé de formage peut comprendre une étape de soudage, postérieure à l’étape de préformage, d’une pièce additionnelle sur la pièce intermédiaire. Cette étape de soudage est intéressante dans le cas où le dispositif de protection thermique résulte d’un assemblage de plusieurs pièces indépendantes les unes des autres. Former un dispositif de protection thermique en plusieurs pièces est utile en cas de nécessité d’avoir des variations élevées d’épaisseur ou de diamètre. La pièce additionnelle peut ainsi présenter une épaisseur plus élevée que la pièce intermédiaire, par exemple si une partie de l’injecteur à carburant protégée par cette pièce additionnelle une fois le procédé de formage achevé, nécessite une protection thermique renforcée, tout en conservant la possibilité de déformer la pièce intermédiaire par l’étape de formage sous pression.

Tout comme la pièce primaire, la pièce additionnelle peut être préalablement préformée avant d’être soudée à la pièce intermédiaire. Le soudage quant à lui peut par exemple être un soudage laser ou un soudage par friction.

Selon une caractéristique du procédé, la pièce intermédiaire présente des dimensions radiales assurant son insertion dans un puits de réception de l’injecteur à carburant formé dans la culasse. Le puits de réception est moulé au sein de la culasse et présente des dimensions aptes à loger la pièce intermédiaire. Cette dernière peut ainsi être glissée dans le puits de réception via une extrémité longitudinale de ce dernier.

Selon une caractéristique du procédé, l’étape d’insertion le long de la direction d’allongement principale du puits de réception peut s’achever lorsque par exemple, la pièce intermédiaire arrive en butée contre au moins une paroi du puits de réception. Autrement dit, tant qu’il est possible de faire translater la pièce intermédiaire au sein du puits de réception, l’étape d’insertion de ladite pièce intermédiaire se poursuit. La butée entre la pièce intermédiaire et le puits de réception assure le bon positionnement de la pièce intermédiaire selon la direction d’allongement principale du puits de réception. Lorsque la pièce intermédiaire est correctement positionnée, le procédé peut se poursuivre avec l’étape de déformation.

Selon une caractéristique du procédé, lors de l’étape de déformation, le liquide sous pression déforme la pièce intermédiaire pour l’amener contre au moins une surface radiale du puits de réception. Comme cela a été mentionné précédemment, tant que la pièce intermédiaire peut être déformée, le liquide sous pression peut déformer ladite pièce intermédiaire, et ce potentiellement jusqu’à ce que la pièce intermédiaire soit plaquée contre la surface radiale du puits de réception. Un tel plaquage permet notamment de garantir l’étanchéité entre le puits de réception et le dispositif de protection thermique. Le contact entre la pièce intermédiaire et la paroi du puits de réception permet un transfert de chaleur amélioré entre ladite pièce intermédiaire, et donc le dispositif de protection thermique, et la culasse pour diriger la chaleur vers un système de refroidissement de la culasse. La pièce intermédiaire présente préférentiellement une haute conductivité thermique pour permettre de transférer de manière optimale la chaleur dans le puits de réception de l’injecteur vers le circuit de refroidissement de la culasse.

Selon une caractéristique du procédé, l’étape de déformation réalise au moins une forme complémentaire d’une délimitation interne du puits de réception. Le liquide sous pression déforme la pièce intermédiaire de sorte que le dispositif de protection thermique épouse au moins partiellement la forme de la délimitation interne du puits de réception. Le dispositif de protection thermique et la délimitation interne interagissent ainsi entre eux par contact direct et par complémentarité de forme.

Selon une caractéristique du procédé, la forme complémentaire assure une fixation, c’est-à-dire une solidarisation, du dispositif de protection thermique au sein du puits de réception de l’injecteur à carburant. Lors de la phase d’insertion, la pièce intermédiaire peut translater librement au sein du puits de réception, et ce dans les deux sens tant que la butée entre la pièce intermédiaire et le puits de réception le permet. Lors de la phase de déformation, les formes complémentaires créées peuvent par exemple consister en des ondulations s’étendant longitudinalement selon l’axe du puits de réception ou radialement au tour de l’axe de ce même puits de réception, verrouillant ainsi la position du dispositif de protection thermique au sein du puits de réception selon la direction d’allongement principale du puits de réception. Autrement dit, le dispositif de protection thermique ne peut plus être retiré du puits de réception par translation. Les formes complémentaires peuvent également empêcher la rotation du dispositif de protection thermique au sein du puits de réception. Ainsi, au-delà d’un rôle d’étanchéité, la déformation, associée à la délimitation interne du puits de réception, garantit également le maintien mécanique du dispositif de protection thermique.

Selon une caractéristique de l’invention, le liquide sous pression utilisé lors de l’étape de déformation est de l’huile. L’huile peut notamment présenter un faible taux de compressibilité, permettant ainsi, lorsqu’elle est injectée, de remplir plus rapidement l’espace au sein de la pièce intermédiaire, et de ce fait de déformer rapidement cette dernière.

L’invention couvre également un dispositif de protection thermique pour injecteur à carburant d’un véhicule à bicarburation équipé d’un moteur à combustion interne alimenté par au moins deux carburants distincts, réalisé par un procédé de formage tel que décrit précédemment. Le dispositif de protection thermique trouve son intérêt lorsque l’un des injecteurs à carburant est inutilisé, et donc ne peut compter sur un écoulement du carburant pour refroidir. Le dispositif de protection thermique peut être agencé seulement au niveau de l’un des injecteurs à carburant, ou bien chaque injecteur à carburant peut comprendre son propre dispositif de protection thermique. L’injecteur à carburant équipé d’un tel dispositif de protection thermique est ainsi protégé contre la hausse de la température résultant des explosions répétées du moteur à combustion interne.

Selon une caractéristique de l’invention, le dispositif de protection thermique présente une épaisseur comprise entre 100 µm et 400 µm. Une telle épaisseur peut être mesurée grâce à un instrument de mesure apte à effectuer une mesure précise à l’échelle du micromètre.

Selon une caractéristique de l’invention, la pièce additionnelle soudée présente une épaisseur comprise entre 100 µm et 600 µm et est configurée pour être positionnée en regard d’une chambre de combustion du moteur à combustion interne. La pièce additionnelle soudée peut être configurée pour protéger thermiquement une extrémité de l’injecteur à carburant débouchant au sein de la chambre de combustion. Du fait de sa très forte proximité avec ladite chambre de combustion, cette extrémité de l’injecteur à carburant est donc la partie la plus exposée à une hausse de température. Il peut donc être judicieux de protéger cette partie de manière plus importante. La pièce additionnelle soudée correspond donc à une portion du dispositif de protection thermique qui a pour fonction de protéger thermiquement l’extrémité de l’injecteur à carburant. De ce fait, la pièce additionnelle peut présenter une épaisseur plus importante que le reste du dispositif de protection thermique. Tout comme pour le reste du dispositif de protection thermique, l’épaisseur de la pièce additionnelle peut être mesurée grâce à un instrument de mesure apte à effectuer une mesure précise à l’échelle du micromètre.

L’invention couvre également un moteur à combustion interne pour véhicule à bicarburation, comprenant un bloc cylindre et une culasse agencée en regard du bloc cylindre, la culasse comprenant au moins un injecteur à gaz et au moins un injecteur à essence, tous deux débouchant au sein d’une chambre de combustion dudit moteur à combustion interne, l’injecteur à essence comprenant un dispositif de protection thermique tel que décrit précédemment. Le bloc cylindre comprend un ensemble de cylindres mis en mouvement par un vilebrequin, et assure la propulsion du véhicule. La chambre de combustion de chaque cylindre est formée par la coopération entre le bloc cylindre et la culasse, cette dernière venant refermer chaque chambre de combustion en étant agencé en regard du bloc cylindre. Les deux injecteurs assurent l’écoulement de l’essence ou du gaz au sein de la chambre de combustion, et l’explosion générée permet de repousser le cylindre et de créer une énergie mécanique créant la propulsion du véhicule à bicarburation. D’une manière préférentielle, le dispositif de protection thermique est agencé de manière à protéger l’injecteur à essence, qui est le plus susceptible d’être endommagé par une hausse de température au sein de la chambre de combustion.

L’invention couvre enfin un véhicule à bicarburation comprenant un moteur à combustion interne tel que décrit précédemment.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :

est une représentation générale d’un moteur à combustion interne dont l’un des injecteurs à carburant est protégé par un dispositif de protection thermique selon l’invention,

est une représentation schématique d’une étape de préformage et de soudage d’un procédé de formage du dispositif de protection thermique,

est une représentation schématique d’une étape d’insertion d’une pièce intermédiaire au dispositif de protection thermique au sein d’un puits de réception d’une culasse du moteur à combustion interne,

est une représentation schématique de la pièce intermédiaire insérée au sein du puits de réception et d’une initiation d’une étape de déformation du procédé de formage,

est une représentation du dispositif de protection thermique sous sa forme finale,

représente deux schémas explicatifs de la formation de formes complémentaires du dispositif de protection thermique.

La représente un moteur à combustion interne 1, installé au sein d’un véhicule à bicarburation, c’est-à-dire donc une propulsion est gérée par deux types de carburant, par exemple de l’essence et du gaz naturel. Une telle bicarburation est utile dans la mesure où le gaz naturel est moins onéreux et moins polluant que l’essence. Le moteur à combustion interne 1 est donc apte à générer la propulsion du véhicule grâce à l’un ou l’autre de ces carburants.

Le moteur à combustion interne 1 démarre avec le carburant essence avant de passer en carburant gaz.

Le moteur à combustion interne 1 comprend un bloc cylindre 2 et une culasse 3 qui vient fermer le dessus du bloc cylindre 2. Le bloc cylindre 2 comprend une pluralité de cylindres 21 à l’intérieur desquelles un piston 23 est mis en mouvement à l’aide d’un vilebrequin, non représenté. Sur la , un seul cylindre 21 est représentée, mais le moteur à combustion interne 1 comprend avantageusement plusieurs cylindres 21.

La culasse 3 est agencée en regard du bloc cylindre 2 et comprend au moins deux injecteurs à carburant 4 par cylindre, un premier des deux injecteurs étant apte à faire circuler un type de carburant évoqué précédemment différent du type de carburant circulant par le second injecteur, la circulation des carburants se faisant de manière indépendante l’une de l’autre. Selon l’exemple ci-dessus, les deux injecteurs à carburants 4 peuvent être un injecteur à gaz 41 et un injecteur à essence 42. Les injecteurs à carburant 4 sont installés au sein de puits de réception 9 formés dans la culasse 3. Ces puits de réception 9 présentent une forme semblable aux injecteurs à carburant 4 afin que ces derniers puissent y être agencés. La culasse comprend également une pluralité de conduites d’eau 31 dont la fonction est de refroidir la culasse 3 dans son ensemble.

La culasse 3 comprend encore au moins une soupape d’admission 43 et une soupape d’échappement 45, respectivement aptes à ouvrir et à fermer un conduit d’admission 44 et un conduit d’échappement 46 formés au sein de la culasse 3. Lorsque la culasse 3 est disposée contre le bloc cylindre 2, une chambre de combustion 22 est formée entre la culasse 3 et le piston 23. Les deux injecteurs à carburant 4 débouchent au sein de cette chambre de combustion 22 et les deux soupapes 43, 45 autorisent ou empêchent respectivement une connexion entre les deux conduits 44, 46 et la chambre de combustion 22. Par ailleurs, l’ouverture et la fermeture des soupapes 43, 45 est synchronisée avec le mouvement du piston 23.

Un mélange carburé résulte de l’admission d’air frais via le conduit d’admission 44 et d’une injection de gaz ou d’essence. Ce mélange carburé est mis sous pression dans la chambre de combustion 22 par l’action du piston 23. Une explosion est alors générée dans la chambre de combustion, repoussant ainsi le piston 23 pour créer de l’énergie mécanique afin de propulser le véhicule. Les gaz d’échappement formés suite à l’explosion s’échappent alors via le conduit d’échappement 46, la soupape d’échappement 45 s’ouvrant pour autoriser la circulation de ces gaz d’échappement entre la chambre de combustion 22 et le conduit d’échappement 46. Ces étapes se répètent régulièrement tant que le moteur à combustion est en fonctionnement.

Les explosions régulières se produisant au sein de la chambre de combustion 22 entraînent logiquement une augmentation de la température au sein de celle-ci. La température peut ainsi atteindre plusieurs centaines de degrés et être nocive pour les injecteurs à carburant 4, particulièrement pour l’injecteur à essence 42 lorsque l’essence n’est pas utilisée comme carburant, notamment quand le moteur est passé du carburant essence au carburant gaz. L’injection de l’essence est alors arrêtée au profit de l’injection gaz. La température élevée dans la chambre de combustion 22 est alors susceptible d’endommager l’extrémité aval de l’injecteur à essence 42 tournée vers ladite chambre de combustion 22, notamment de générer des phénomènes de cokéfaction dans le conduit d’injection de l’injecteur à essence 42, ce qui réduit durablement son efficacité.

Pour éviter l’endommagement de l’injecteur à essence 42 ainsi que le gaspillage d’essence en la faisant circuler dans l’injecteur à essence 42 pour refroidir ce dernier, la culasse 3 comprend un dispositif de protection thermique 5 selon l’invention, agencé autour de l’injecteur à essence 42. Le dispositif de protection thermique 5 est agencé entre le puits de réception 9 de l’injecteur à essence 42 et l’injecteur à essence 42. Ainsi, le dispositif de protection thermique 5 est dans un premier temps disposé au sein du puits de réception 9, puis l’injecteur à essence 42 est installé par la suite.

Le dispositif de protection thermique 5 fait office de bouclier thermique de l’injecteur à essence 42, en limitant l’exposition de ce dernier à la température qui règne au sein de la chambre de combustion 22. De plus, le dispositif de protection thermique 5, en protégeant l’injecteur à essence 42, évite également les problèmes de cokéfaction du carburant essence dans l’extrémité aval de l’injecteur à essence 42 et d’écoulement de l’essence.

Le dispositif de protection thermique 5 selon l’invention peut par ailleurs être adapté à n’importe quel modèle de culasse 3 sans risque d’encombrement mécanique, du fait qu’il est créé à partir d’un procédé de formage qui sera décrit en détails par la suite.

La est une représentation schématique d’une étape de préformage du procédé de formage du dispositif de protection thermique 5 illustré sur la . L’étape de préformage a pour but de former une pièce intermédiaire 7 à partir d’une pièce primaire 6.

La pièce primaire 6 illustrée sur la est un tube métallique, par exemple en aluminium ou en acier, et c’est à partir de ce tube métallique que va être formé le dispositif de protection thermique. L’étape de préformage est l’une des étapes du procédé de formage, la pièce intermédiaire 7 n’étant pas le dispositif de protection thermique sous sa forme définitive.

L’objectif de l’étape de préformage est d’obtenir une pièce intermédiaire 7 dont les formes correspondent grossièrement au puits de réception au sein duquel le dispositif de protection thermique est mis en place. Ainsi, la pièce primaire 6 peut être travaillée par exemple à l’aide d’outils d’emboutissage, non représentés. Pour faciliter le préformage à partir de la pièce primaire 6, l’étape de préformage est réalisée hors de la culasse représentée sur la .

La pièce intermédiaire 7 formée et telle qu’illustrée sur la a été travaillée de sorte à présenter un diamètre variable le long d’une dimension principale de ladite pièce intermédiaire. La pièce intermédiaire 7 peut présenter diverses formes, l’objectif étant que lesdites formes, particulièrement les dimensions radiales, soient adaptées aux formes de la culasse au sein de laquelle la pièce intermédiaire 7 doit être disposée.

De manière optionnelle, l’étape de préformage peut être suivie par une étape de soudage, au cours de laquelle une pièce additionnelle 8 est soudée à la pièce intermédiaire 7. La pièce additionnelle 8 peut par exemple offrir une meilleure protection thermique que la pièce intermédiaire 7, par exemple en étant plus épaisse. La pièce additionnelle 8 a par exemple pour fonction de protéger une partie de l’injecteur à carburant qui est la plus exposée aux explosions se produisant dans la chambre de combustion et doit donc offrir une meilleure protection.

Du fait de ses dimensions qui diffèrent de la pièce intermédiaire 7, la pièce additionnelle 8 ne peut être préformée à partir de la pièce primaire 6 et doit donc être fixée à la pièce intermédiaire 7 lors de l’étape de soudage. Le soudage peut par exemple être un soudage laser ou un soudage par friction. La pièce additionnelle 8 peut être préformée indépendamment de la pièce primaire 6, et ce préalablement à l’étape de soudage.

La illustre une étape d’insertion du procédé de formage selon l’invention, qui fait suite à l’étape de préformage. L’étape d’insertion consiste en l’insertion de la pièce intermédiaire 7 au sein du puits de réception 9 formé dans la culasse 3. Ce puits de réception 9 est également conçu pour recevoir par la suite l’un des injecteurs à carburant 4, plus particulièrement l’injecteur à essence selon l’exemple décrit précédemment.

La pièce intermédiaire 7 est ainsi insérée dans le puits de réception 9 par translation selon une direction principale d’allongement de ce dernier. Le puits de réception 9 présente une surface radiale 11 telle que les dimensions de la pièce intermédiaire 7 permettent de faire translater la pièce intermédiaire 7 le long de la surface radiale 11 du puits de réception 9. L’étape d’insertion de la pièce intermédiaire 7 se poursuit tant que la translation selon la direction d’allongement principale du puits de réception 9 et selon un sens allant vers la chambre de combustion 22. Il est à noter que le puits de réception 9 comprend également au moins une délimitation interne 12 qui n’interagit pas avec la forme intermédiaire 7 lors de l’étape d’insertion mais qui aura son importance au cours de la suite du procédé de formage.

Afin d’assurer un positionnement correct de la pièce intermédiaire 7 selon la direction d’allongement principale du puits du réception 9, celui-ci comprend une paroi 10, qui s’étend préférentiellement dans un plan perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à la direction d’allongement principale du puits de réception 9. La paroi 10 permet de former un obstacle à la pièce intermédiaire 7 afin de stopper le mouvement de translation lors de l’étape d’insertion. Il est avantageux que la pièce intermédiaire 7 présente une forme, établie lors de l’étape de préformage, telle que la pièce intermédiaire 7 bute contre la paroi 10 du puits de réception 9.

Lorsque le contact entre la pièce intermédiaire 7 et la paroi 10 se fait, cela signifie que l’étape d’insertion est terminée. La pièce intermédiaire 7 est alors disposée au sein du puits de réception 9 tel que cela est représenté sur la .

Comme il est possible de l’observer sur la , la pièce intermédiaire 7 n’épouse, à ce stade du procédé, que partiellement la surface radiale 11 du puits de réception 9. De plus, comme cela a été mentionné précédemment, la délimitation interne 12 n’interagit pas avec la pièce intermédiaire 7. L’étape suivante du procédé de formage consiste donc en une étape de déformation pour former le dispositif de protection thermique 5 à partir de la pièce intermédiaire 7.

La préparation de cette étape de déformation est visible sur la , la pièce intermédiaire 7 étant refermée par un premier bouchon 15 et par un deuxième bouchon 16. Ce dernier est pourvu d’un canal 17 permettant la circulation d’un liquide sous pression 13 jusqu’au sein de la pièce intermédiaire 7.

Une fois la pièce intermédiaire 7 refermée par les deux bouchons 15, 16, le liquide sous pression 13 est envoyé dans le canal 17 puis dans la pièce intermédiaire 7 afin de déformer cette dernière par hydroformage. Le liquide sous pression 13 peut par exemple être de l’huile présentant un faible taux de compressibilité afin d’améliorer l’efficacité de la déformation de la pièce intermédiaire 7 sans toutefois nécessiter une grande quantité d’huile.

Grâce au liquide sous pression 13, la pièce intermédiaire 7 peut notamment être déformée afin d’être amenée contre la surface radiale 11 du puits de réception 9.

La représente le dispositif de protection thermique 5 formé une fois le procédé de formage achevé. Pour des raisons de clarté, le dispositif de protection thermique 5 est représenté seul, mais les formes illustrées résultent de l’action du liquide sous pression sur la pièce intermédiaire, qui a été déformée jusqu’à prendre une forme finale, correspondante au dispositif de protection thermique 5, relative aux différentes formes de la surface radiale et de la délimitation interne du puits de réception.

Le dispositif de protection thermique 5 forme une enveloppe à haute conductivité thermique entourant la buse d’injection de l’injecteur, notamment l’extrémité aval de ladite buse tournée vers la chambre à combustion, pour évacuer la chaleur dans le puits de réception vers le circuit de refroidissement de la culasse.

Le dispositif de protection thermique 5 est ainsi plaqué contre la surface radiale du puits de réception et peut donc présenter une fonction d’étanchéité, et d’éviter un écoulement de tout fluide entre le dispositif de protection thermique 5 et la surface radiale du puits de réception. Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif de protection thermique 5 forme une paroi d’une chambre d’eau du circuit de refroidissement de la culasse. Le liquide de refroidissement peut venir lécher ledit dispositif et maximiser les transferts de chaleur.

De plus, l’étape de déformation crée des formes complémentaires 14 au niveau de portions de la pièce intermédiaire en regard de la délimitation interne du puits de réception évoquée précédemment. La formation des formes complémentaires 14 en regard de la délimitation interne sera détaillée par la suite.

Le dispositif de protection thermique 5 assure ainsi un rôle de bouclier thermique pour l’injecteur à essence décrit précédemment. Un tel dispositif de protection thermique 5 est par ailleurs peu encombrant mécaniquement. A titre d’exemple, le dispositif de protection thermique 5 peut présenter une épaisseur E1 comprise entre 100 µm et 400 µm. Une telle épaisseur E1 du dispositif de protection thermique 5 peut être mesurée avec tout instrument de mesure apte à mesurer à l’échelle du micromètre.

Si, préalablement à l’étape d’insertion, la pièce additionnelle 8 a été soudée à la pièce intermédiaire, cette pièce additionnelle 8, faisant partie du dispositif de protection thermique 5, présente une épaisseur E2 spécifique à la pièce additionnelle 8. Comme cela a été décrit en , la pièce additionnelle 8 a pour fonction d’augmenter la protection thermique de la partie du dispositif de protection thermique 5 en regard de la chambre de combustion. Ainsi, l’épaisseur E2 de la pièce additionnelle 8 peut être supérieure à l’épaisseur E1 du dispositif de protection thermique 5, par exemple en étant comprise entre 100 µm et 600 µm. Tout comme pour l’épaisseur E1 du dispositif de protection thermique 5, l’épaisseur E2 de la pièce additionnelle 8 peut être mesurée avec tout instrument de mesure apte à mesurer à l’échelle du micromètre.

La représente deux schémas détaillant l’action du liquide sous pression 13 afin de notamment former les formes complémentaires 14. Le schéma de gauche représente ainsi une portion de la pièce intermédiaire 7 lors de l’étape de déformation, tandis que le schéma de droite représente la même portion du dispositif de protection thermique 5 une fois l’étape de déformation terminée.

L’action du liquide sous pression 13 assure le plaquage de la pièce intermédiaire 7 contre la surface radiale 11 du puits de réception, tel que cela est représenté sur le schéma de gauche. Autrement dit, la pièce intermédiaire 7 est déformée tant qu’elle n’est pas amenée contre le puits de réception. Ainsi, la portion de la pièce intermédiaire 7 en regard de la délimitation interne 12 est déformée par l’action du liquide sous pression 13 afin d’épouser la forme de ladite délimitation interne 12. C’est de cette manière qu’est formée la forme complémentaire 14, tel que cela est représenté sur le schéma de droite de la , une fois le procédé de formage terminé et le dispositif de protection thermique 5 formé. On notera que la délimitation interne 12 est par exemple une gorge périphérique réalisée sur tout ou partie d’un périmètre de la surface radiale 11.

Au-delà de la fonction d’étanchéité évoqué précédemment, la formation de la forme complémentaire 14 contre la délimitation interne 12 du puits de réception garantit la fixation du dispositif de protection thermique au sein dudit puits de réception selon la direction d’allongement principale de celui-ci. Autrement dit, il n’est plus possible de retirer le dispositif de protection thermique 5 par translation, tel que cela a été effectué lors de l’étape d’insertion du procédé de formage. Si la délimitation interne 12 est ponctuelle, la formation de la forme complémentaire 14 empêche également la rotation du dispositif de protection thermique 5 au sein du puits de réception selon la direction d’allongement principale de celui-ci.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.

L’invention, telle qu’elle vient d’être décrite, atteint bien le but qu’elle s’était fixée, et permet de proposer un procédé de formage d’un dispositif de protection thermique protégeant un injecteur à carburant des températures élevées et adaptable à tous types de culasse. Des variantes non décrites ici pourraient être mises en œuvre sans sortir du contexte de l’invention, dès lors que, conformément à l’invention, elles comprennent un procédé de formage conforme à l’invention.

Claims

Procédé de formage d’un dispositif de protection thermique (5) d’un injecteur à carburant (4), le dispositif de protection thermique (5) étant formé à partir d’une pièce primaire (6), caractérisé en ce qu’il comprend :
une étape de préformage de la pièce primaire (6) pour former une pièce intermédiaire (7),

une étape d’insertion de la pièce intermédiaire (7) au sein d’une culasse (3) d’un moteur à combustion interne (1) destiné à recevoir l’injecteur à carburant (4),

une étape de déformation de la pièce intermédiaire (7) pour former le dispositif de protection thermique (5), la déformation étant effectuée par injection d’un liquide sous pression (13) au sein de la pièce intermédiaire (7).
Procédé de formage selon la revendication 1, dans lequel l’étape de préformage de la pièce primaire (6) pour former la pièce intermédiaire (7) est réalisée par emboutissage hors de la culasse (3).
Procédé de formage selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de soudage, postérieure à l’étape de préformage, d’une pièce additionnelle (8) sur la pièce intermédiaire (7).
Procédé de formage selon l’une quelconque des revendications précédentes, au cours duquel la pièce intermédiaire (7) présente des dimensions radiales assurant son insertion dans un puits de réception (9) de l’injecteur à carburant (4) formé dans la culasse (3).
Procédé de formage selon la revendication précédente, au cours duquel l’étape d’insertion le long de la direction d’allongement principale du puits de réception (9) s’achève lorsque la pièce intermédiaire (7) arrive en butée contre au moins une paroi (10) du puits de réception (9).
Procédé de formage selon la revendication 4 ou 5, au cours duquel, lors de l’étape de déformation, le liquide sous pression (13) déforme la pièce intermédiaire (7) pour l’amener contre au moins une surface radiale (11) du puits de réception (9).
Procédé de formage selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, au cours duquel l’étape de déformation réalise au moins une forme complémentaire (14) d’une délimitation interne (12) du puits de réception (9).
Procédé de formage selon la revendication précédente, dans lequel la forme complémentaire (14) assure une fixation du dispositif de protection thermique (5) au sein du puits de réception (9) de l’injecteur à carburant (4).
Procédé de formage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le liquide sous pression (13) utilisé lors de l’étape de déformation est de l’huile.
Dispositif de protection thermique (5) pour injecteur à carburant (4) d’un véhicule à bicarburation équipé d’un moteur à combustion interne (1) alimenté par au moins deux carburants distincts, réalisé par un procédé de formage selon l’une quelconque des revendications précédentes.
Dispositif de protection thermique (5) selon la revendication précédente, présentant une épaisseur comprise entre 100 µm et 400 µm.
Dispositif de protection thermique (5) selon la revendication 10 ou 11, combiné avec la revendication 3, dans lequel la pièce additionnelle (8) soudée présente une épaisseur comprise entre 100 µm et 600 µm et est configurée pour être positionnée en regard d’une chambre de combustion (22) du moteur à combustion interne (1).
Moteur à combustion interne (1) pour véhicule à bicarburation, comprenant un bloc cylindre (2) et une culasse (3) agencée en regard du bloc cylindre (2), la culasse (3) comprenant au moins un injecteur à gaz (41) et au moins un injecteur à essence (42), tous deux débouchant au sein d’une chambre de combustion (22) dudit moteur à combustion interne (1), l’injecteur à essence (42) comprenant un dispositif de protection thermique (5) selon l’une quelconque des revendications 10 à 12.
Véhicule à bicarburation comprenant un moteur à combustion interne (1) selon la revendication précédente.