Brevet FR2701295A1 — publié le 19940812

RAMPE D'INJECTION DE CARBURANT ET L'UN DE SES PROCÉDÉS DE FABRICATION La présente invention concerne une rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne et un procédé permettant sa fabrication. De telles rampes sont utilisées, notamment, pour des moteurs d'automobiles. Elles sont, généralement, montées sur la culasse du moteur et peuvent être assimilées à un circuit de distribution de carburant vers des injecteurs délivrant eux-mêmes ledit carburant dans les chambres d'admission du moteur. On connaît déjà des rampes d'injection que l'on peut qualifier de mécanosoudées et qui sont obtenues à partir d'un conduit principal de section transversale droite rectangulaire ou circulaire, initialement ouvert à ses deux extrémités et sur lequel on rapporte, par soudage, une pluralité de raccords le mettant en communication avec des puits de réception d'injecteurs. Généralement, chacune des deux extrémités ouvertes est obturée par un opercule, également fixé par soudage. Dans ce cas, la rampe comporte, bien évidemment, un raccord d'entrée et un raccord de sortie du carburant. On conçoit aisément que de telles rampes sont de fabrication longue et laborieuse, étant donné qu'elle nécessite de multiples perçages et soudages. En outre, du fait même de la mise en oeuvre de soudures et de brasures pour leur fabrication, elles n'offrent pas toutes les garanties d'étanchéité souhaitées et requises par les normes de sécurité en vigueur dans le domaine de l'automobile, principal domaine d'application des rampes dont il est question dans le présent exposé. li faut également noter que l'acide traditionnellement employé pour le nettoyage des rampes après usinage et soudage est susceptible d'attaquer les soudures particulièrement sensibles, ce qui ne fait qu'augmenter les risques d'apparition de défauts d'étanchéité. De plus, ces rampes ne présentent pas de bonnes caractéristiques de résistance et de tenue mécanique. Enfin, il faut souligner le fait que ces rampes d'injection mécano-soudées ne permettent pas d'accéder à de nombreuses variantes conformationnelles, du fait de la trop grande complexité du procédé de fabrication. Les brevets FR 2 547 868 (83-10 251) et 2 606 089 (86-15 206) décrivent des procédés de fabrication de rampes d'injection d'essence qui ont pour vaine prétention d'amener un progrès technique par rapport aux rampes d'injection mécano-soudées évoquées ci-dessus. Les rampes dont il est question dans ces brevets comprennent au moins un conduit d'amenée de carburant à au moins un puits de réception d'un injecteur, le conduit d'amenée étant un tube creux obturé à ses deux extrémités et formant un seul bloc avec les puits de réception d'injecteurs et les supports d'ancrage. De telles rampes sont obtenues à partir d'une billette métallique (aluminium) qui est soumise à un traitement de matriçage à chaud, permettant d'obtenir une forme primaire plane longitudinale pourvue de ramifications transversales.Le procédé consiste ensuite à soumettre cette pièce primaire à une pluralité d'opérations d'usinage, telles que des perçages, des soudages ou autres découpes de la matière excédentaire. il apparaît clairement que l'obtention de ces rampes monobloc est toujours longue et complexe. De plus, l'économie du procédé souffre des importantes quantités de matières premières qu'il nécessite. La pièce obtenue comporte, en effet, de très fortes surépaisseurs d'usinage qui l'alourdissent sans rien apporter sur le plan structurel. Par ailleurs, le recours à des techniques de forgeage-matriçage à chaud rend nécessaire l'utilisation de matières premières métalliques de qualité (bonne ductibilité et malléabilité) qui, par nature, sont onéreuses. On retrouve, dans ces rampes d'injection forgées à chaud, les mêmes limitations quant à l'absence de possibilités d'obtenir des conformations nombreuses et variées, que pour les rampes mécano-soudées mentionnées ci-avant. Dans cet état de la technique, l'un des objectifs essentiels de la présente invention est de fournir une rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne qui soit aisée à obtenir, d'un faible prix de revient, résistant aux chocs et aux contraintes mécaniques, tout en étant parfaitement étanche vis-à-vis du carburant dont elle assure l'acheminement. Un autre objectif essentiel de l'invention est de proposer un procédé de fabrication permettant d'obtenir la rampe dont le cahier des charges est donné cidessus. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de rampes d'injection de carburants permettant d'obtenir des formes complexes inaccessibles avec les techniques traditionnelles. Ces objectifs et d'autres sont atteints par la présente invention qui a trait à une rampe d'injection de carburants pour moteurs à combustion interne qui est du type de celles comprenant au moins un conduit d'amenée de carburant à au moins un puits de réception d'un injecteur destiné à assurer le passage du carburant dans une chambre d'admission du moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps dans lequel est (sont) ménagé(s) le (ou les) puits d'injecteur et dans lequel est incluse au moins une partie du conduit d'amenée qui constitue ainsi un élément différencié du corps de rampe et dont la lumière est en relation avec l'intérieur du (ou des) puits. La rampe selon l'invention possède ainsi une structure originale hétérogène, dans laquelle le conduit d'amenée est différencié du corps, tout en étant pris au moins en partie dans la masse dudit corps et en contact intime avec ce dernier. Cette structure donne accès à une importante simplification de la fabrication. La variabilité conformationnelle permise par cette structure constitue un autre avantage de cette rampe, qui s'avère également être parfaitement étanche. La présente invention concerne, également, un procédé de fabrication d'une rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, du type de celles comprenant au moins un conduit d'amenée du carburant à au moins un puits de réception d'un injecteur, destiné à assurer le passage du carburant dans une chambre d'admission du moteur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à:: - choisir un conduit ou donner à un conduit une forme adaptée pour constituer le conduit d'amenée du carburant, - surmouler ledit conduit à l'aide d'un matériau thermofusible approprié, de manière à obtenir un corps de rampe incluant, dans sa masse, au moins une partie du conduit d'amenée, - usiner la pièce obtenue pour façonner le (les) puits d'injecteur, de telle sorte que la lumière du conduit soit mise en relation avec l'intérieur du (des) puits, - éventuellement, usiner des moyens aptes à participer à la fixation de la rampe sur un moteur et/ou des éléments prévus pour intervenir dans le montage du (ou des) injecteur(s) dans le (ou les) puits prévu(s) à cet effet, - et éventuellement nettoyer et ébavurer la pièce ainsi usinée. Un tel procédé est simple, économique et permet l'obtention de rampes ayant une bonne étanchéité. En outre, étant donné que le conduit d'amenée est un élément structurel distinct et différencié du reste de la rampe, c'est-à-dire du corps de celle-ci, il est possible de lui faire adopter toute forme souhaitable. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description d'un exemple de réalisation de la rampe d'injection, ainsi que d'un procédé de fabrication de celle-ci, faite ci-dessous à titre d'exemple illustratif non limitatif et en référence aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue en perspective écorchée de la rampe d'injection de l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale dans un plan II-II parallèle à ceux des deux plus grandes faces de la rampe de l'invention et montré à la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne ffi-III de la fig. 2. La fig. 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la fig. 2. Les fig. 1 à 4 montrent une rampe d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne désignée par la référence 1. Cette rampe d'injection 1, sensiblement parallélépipédique, est constituée par un conduit 2 d'amenée de carburant à deux puits 3 et 4 de réception d'un injecteur 5, monté, de façon connue en soi, dans le puits correspondant et schématisé en traits mixtes sur la fig. 3. Ces puits d'injecteurs 3 et 4 font partie intégrante d'un corps de rampe 6. il va de soi que le nombre de puits de réception d'injecteur peut être supérieur à deux, comme le symbolise le double trait mixte des fig. 1 et 2. En pratique, ce nombre varie en fonction du nombre d'injecteurs à alimenter. Classiquement, la rampe d'injection 1 est montée directement sur la culasse du moteur et comporte un puits d'injecteur par cylindre, de sorte que chaque injecteur 5 délivre du carburant sous pression dans l'une des chambres d'admission du (ou des) cylindre(s) du moteur. Le conduit 2 d'amenée de carburant est un tube cylindrique auquel on a donné la forme du circuit d'alimentation, en l'occurrence rectangulaire. Ses deux extrémités 7, 8, conformées en "tétines" ou toute autre forme permettant de raccorder la rampe à ses conduits, sont parallèles entre elles et sont saillantes par rapport au corps 6, au voisinage de l'un des coins de la rampe 1. Les tétines 7, 8 présentent chacune, respectivement, un orifice 72 d'entrée et un orifice 82 de sortie de carburant. Elles permettent le raccordement de la rampe 1 au système d'alimentation en carburant incluant le carburateur dans le cas d'un moteur à essence. n va de soi que les extrémités 7, 8 peuvent présenter toute autre forme que celle de tétine, pour autant qu'elle soit appropriée au raccordement. Le conduit 2 d'amenée constitue un circuit de circulation de carburant, noyé partiellement dans la masse du corps 6 de rampe 1 et en périphérie de celui-ci. Ainsi, ce conduit 2 constitue un élément différencié du corps 6 de rampe 1. La lumière de ce conduit 2 est en communication avec les puits d'injecteurs 3 et 4 par l'intermédiaire de fenêtres 9 et 10 qui sont ménagées dans la paroi du conduit 2. Ces puits d'injecteurs 3 et 4 ont, de manière connue en soi, une forme générale grossièrement tronconique, constituée d'une partie cylindrique Cl supérieure reliée à une partie cylindrique C, inférieure, de plus faible diamètre, par un goulet d'étranglement C,. Les parties cylindriques C, des puits d'injecteurs 3 et 4 sont saillantes par rapport à la face inférieure du corps 6, c'est-à-dire celle disposée en regard de la culasse, une fois la rampe I montée sur le moteur. Ces parties C, sont donc voisines des têtes des injecteurs 5, lorsque ceux-ci ont été montés dans leurs puits respectifs. Le corps 6 de la rampe 1, dans lequel est inclus le conduit 2, présente des alésages cylindriques 11, 12, d'axes parallèles à l'axe des puits d'injecteurs 3 et 4. Ces alésages 11 et 12, disposés dans les régions d'extrémités du corps 6 interviennent dans la fixation de la rampe 1 sur une culasse de moteur. Les moyens de fixation de la rampe 1 sur la culasse de moteur sont choisis parmi ceux connus et appropriés, tels que les systèmes à vis, à boulons, les entretoises ou autre montage spécifique. La face inférieure du corps 6 comporte des nervures transversales 13 permettant de minimiser les quantités de matières mises en oeuvre et donc d'alléger la rampe, tout en agissant comme des éléments de raidissement ou de rigidification, concourant au maintien d'une tenue mécanique satisfaisante pour la rampe 1. Naturellement, il est envisageable de prévoir de telles nervures 13 sur l'autre face de la rampe 1 ou ailleurs encore. Avantageusement, la rampe 1 comprend un logement 14 constitué par un alésage pratiqué dans la face latérale transversale du corps 5 disposé à proximité de la tétine 8 du conduit 2. Ce logement 14 interrompt le conduit 2. Il est destiné à permettre le branchement d'une pompe de régulation du flux de carburant, susceptible de circuler dans le circuit formé par le conduit 2, dans le sens indiqué par les flèches sur la fig. 2. Le conduit 2 et le corps 6 de la rampe 1 suivant l'invention sont réalisés en métal et, de préférence, en des matériaux sélectionnés parmi les métaux ou alliages métalliques dont, notamment, acier, cuivre, aluminium. Plus préférentiellement encore, on met en oeuvre des alliages d'aluminium d'affinage du type AS9U3, AS5U3, AS12U3, AS7G pour le corps 6, tandis que pour le tube 2 on utilise, par exemple, un alliage d'aluminium de type AS, AG3M, AG5M, A1MO3. n est à noter que le matériau du conduit 2 doit être suffisamment ductile et malléable pour pouvoir être mis en forme. il ressort de la description ci-dessus que les risques de fuite de carburant dans la rampe selon l'invention sont limités au maximum, dans la mesure où le conduit 2, qui est un élément différencié inclus au moins partiellement dans la masse du corps 6, ne présente des ouvertures dans sa paroi qu'au niveau des fenêtres mettant en relation la lumière du conduit avec l'intérieur des puits 3 et 4 et au niveau du logement 14 destiné à recevoir la pompe de régulation. Or, au niveau de ces ouvertures, il ne peut y avoir de fuites, car le contact entre le conduit 2 et le corps 6 surmoulé est si intime que les infiltrations de carburant sont impossibles. Le procédé permettant, notamment, la fabrication d'une rampe d'injection, telle que celle décrite ci-dessus, comprend une première étape qui consiste à choisir un conduit, tel que par exemple un tube cylindrique de 8 mm x 6 mm et réalisé en métal (e. g. alliage d'aluminium : AG3M, AG5M, A1M03, AS; acier, cuivre et/ou leurs alliages, etc). S'il ne l'a pas, on donne, à ce conduit ou tube, une forme et des dimensions adaptées pour constituer le conduit d'amenée du carburant de la rampe d'injection à fabriquer. Dans le présent exemple, ce conduit 2 est conformé en un circuit sensiblement rectangulaire comportant une tétine 7 définissant un orifice d'arrivée d'essence 7 et une tétine 8 définissant un orifice 82 de sortie d'essence (cf. fig. 1 et 2). Ce conduit 2 est ensuite préchauffé à une température inférieure à sa température de fusion et, de préférence, supérieure ou égale à 500 C et, plus préférentiellement encore, comprise entre 200 et 3000 C. Dans le cas où l'on choisit l'aluminium A5 pour constituer ce tube 2, la température de préchauffage sera comprise entre 180 et 2000 C. Un tel préchauffage peut être effectué à l'extérieur ou à l'intérieur, de préférence à l'extérieur, du moule qui va servir à obtenir la rampe d'injection dans sa forme finale souhaitée. Le conduit 2 est disposé à l'intérieur du moule, ce dernier étant conçu de telle sorte qu'il permette d'assurer l'immobilisation dudit conduit pendant l'opération de surmoulage. Celle-ci s'opère, de manière connue en soi, par exemple à l'aide de machines à mouler sous pression, couramment employées par l'homme de l'art dans ce domaine. Le matériau de surmoulage employé est thermofusible et peut être constitué d'aluminium, d'alliages d'aluminium, du type AS9U3, AS5U3, AS12U3 ..., d'acier, de cuivre ou d'alliages de cuivre ou d'acier. Dès lors que l'on emploie de l'alliage d'aluminium AS9U3, la température de mise en fusion du matériau du corps est de 580 C. Le surmoulage permet d'obtenir un corps de rampe incluant au moins pour partie dans sa masse le conduit 2 d'amenée. il se produit un contact intime à l'interface conduit 2/corps 6, ce qui garantit le maintien d'une étanchéité parfaite de la rampe, tout en conservant un caractère différencié au conduit par rapport au corps. Cette opération de surmoulage est suivie par un usinage classique qui permet de façonner les puits d'injecteurs 3 et 4, les alésages de fixation Il, 12 à la culasse, ainsi que le logement 14 pour la pompe de régulation de circulation de carburant. L'alésage cylindrique effectué pour obtenir les puits d'injecteurs est sécant par rapport au conduit 2, de telle sorte qu'il génère une découpe d'une fenêtre 9, 10 dans la paroi du tube, mettant ainsi en communication la lumière dudit conduit avec l'intérieur des puits 3, 4 et, ultérieurement, avec l'injecteur. Dans la mesure où le moule ne comporte pas l'empreinte des nervures d'allégement et de raidissement 13, celles-ci peuvent être obtenues par usinage. De manière traditionnelle, on effectue ensuite un contrôle d'étanchéité de la rampe obtenue. On procède enfin aux opérations de finition qui consistent au lavage, nettoyage et ébavurage de la rampe. De manière connue en soi, le lavage est effectué à l'aide de solvants. La rampe d'injection ainsi obtenue est légère, étanche et d'un faible coût de revient. REVENDICATIONS: 1- Rampe d'injection (1) de carburant pour moteur à combustion interne, du type de celles comprenant au moins un conduit (2) d'amenée de carburant à au moins un puits de réception (3, 4) d'un injecteur (5) destiné à assurer le passage du carburant dans une chambre d'admission du moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps (6) dans lequel est (sont) ménagé(s) le (ou les) puits d'injecteur (3, 4) et dans lequel est au moins en partie inclus le conduit (2) d'amenée, qui constitue ainsi un élément différencié du corps (6) de rampe (1) et dont la lumière est en relation avec l'intérieur du (ou des) puits (3, 4). 2 - Rampe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit (2) est conformé en circuit présentant un orifice d'entrée (72) et un orifice de sortie (82) de carburant et en ce qu'il est conçu pour assurer l'amenée du carburant au(x) puits d'injecteur (3, 4) et sa circulation au travers de la rampe (I). 3 - Rampe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi du conduit (2) présente des fenêtres (9, 10) mettant en communication la lumière du conduit (2) et l'intérieur du (des) puits (3, 4). 4 - Rampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le corps (6) comporte, au moins sur l'une de ses faces extérieures, des nervures (13) d'allégement et de raidissement. 5 - Rampe selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle présente au moins un logement (14) prévu pour permettre l'adaptation d'au moins une pompe de régulation du flux de carburant, susceptible de circuler dans le circuit défini par le conduit (2). 6 - Rampe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le conduit (2) et le corps (6) sont réalisés à partir de matériaux choisis parmi les métaux ou les alliages métalliques, l'aluminium et ses alliages étant préférés. 7 - Procédé de fabrication d'une rampe d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, du type de celles comprenant au moins un conduit d'amenée de carburant à au moins un puits de réception d'un injecteur destiné à assurer le passage du carburant dans une chambre d'admission du moteur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à:: - choisir un conduit ou donner à un conduit une forme adaptée pour constituer le conduit d'amenée du carburant, - surmouler ledit conduit à l'aide d'un matériau thermofusible approprié, de manière à obtenir un corps de rampe incluant, dans sa masse, au moins une partie du conduit d'amenée, - usiner la pièce obtenue pour façonner le (les) puits d'injecteur, de telle sorte que la lumière du conduit soit mise en relation avec l'intérieur du (des) puits, - éventuellement, usiner des moyens aptes à participer à la fixation de la rampe sur une culasse de moteur et/ou des éléments prévus pour intervenir dans le montage du (ou des) injecteur(s) dans le (ou les) puits prévu(s) à cet effet, - et éventuellement nettoyer et ébavurer la pièce ainsi usinée. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le conduit est préchauffé pour le surmoulage, à une température inférieure à sa température de fusion et, de préférence, supérieure ou égale à 50 C.