Brevet FR2787518A1 — publié le 20000623

Etat de la technique La présente invention concerne un système de rampe commune pour les moteurs à combustion interne compre- nant une pompe à haute pression montée sur une partie du mo- teur à combustion interne, notamment sur le carter du bloc- moteur, d'une transmission de commande ou d'une transmission intermédiaire. L'installation de la pompe à haute pression sur la face frontale du bloc-moteur en dessous de la culasse of- fre l'avantage que les efforts transversaux provenant de l'entraînement sont reçus par le bloc-moteur massif. Cela se traduit également par une construction compacte. De plus, le même corps de moteur peut s'utiliser pour un moteur Diesel et pour un moteur à essence. Cela ne nécessite pas de console de montage supplémentaire. Le cas échéant, on peut intégrer le graissage de l'entraînement dans le circuit d'huile du mo- teur. Toutefois, le montage de la pompe à haute pres- sion sur une partie du moteur à combustion interne crée des difficultés. Dans le cadre de la présente invention, on a trouvé que pour des systèmes d'alimentation à rampe commune, le problème de la température qui existe de toute façon, pro- voqué par la fin de la commande et les fuites de carburant Diesel soumis à une pression élevée, sont encore accentués par le montage sur le moteur à combustion interne. A la fois, les mesures et les calculs de simulation ont montré que la pompe à haute pression était chauffée directement par le bloc-moteur et prenait pratiquement sa température en mode stationnaire. De plus, la pompe à haute pression est chauffée par le graissage de l'entraînement avec de l'huile chaude du moteur. D'autre part, le flux de carburant utilisé pour le refroidissement et la lubrification produit à travers le car- ter de vilebrequin de la pompe à haute pression, une évacua- tion importante de chaleur par convexion du moteur. Le flux de chaleur pris au moteur, est stocké dans le carburant et participe de manière importante à son échauffement ce qui n'est pas souhaité notamment dans le réservoir. Souvent, il faut pour cela des radiateurs de carburant, coûteux montés dans le circuit d'alimentation basse pression. La présente invention a pour but de développer des moyens constructifs appropriés pour isoler thermiquement la pompe à haute pression du moteur à combustion interne. L'invention doit également concerner la position de montage sur le bloc-moteur, sur la transmission de commande ou la transmission intermédiaire. Ce problème est résolu dans le cas d'un système de rampe commune du type défini ci-dessus, en ce que les sur- faces de contact entre le carter du moteur à combustion in- terne et la pompe à haute pression sont réduites au minimum. Cela offre un avantage de coût par rapport aux concepts ac- tuels et représente ainsi un avantage économique. Un mode de réalisation particulièrement avanta- geux de l'invention prévoit un maximum en nombre et/ou en surface d'intervalles d'air entre la pompe à haute pression et/ou le carter du moteur à combustion interne. Cela réduit ainsi la quantité de chaleur transmise du moteur à la pompe à haute pression et ainsi au circuit de carburant. Suivant une autre caractéristique particulière- ment avantageuse, la surface de montage sur la partie du mo- teur à combustion interne ou sur la pompe à haute pression comporte une nervure de centrage. Le centrage est nécessaire pour permettre la transmission des efforts à l'arbre d'entraînement de la pompe à haute pression. La réalisation du centrage par la nervure de centrage offre l'avantage de réduire au minimum la surface de contact absolument néces- saire pour le centrage. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la surface de montage sur la pompe à haute pres- sion, est couverte par une tôle de recouvrement. Une telle tôle de recouvrement est particulièrement avantageuse si la surface nécessaire au montage est relativement grande et vient ainsi en contact avec l'huile chaude du moteur. La tôle de recouvrement limite fortement l'échange de chaleur par convexion. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la tôle de recouvrement s'appuie contre une sur- face d'appui annulaire de la pompe à haute pression. La sur- face d'appui annulaire constitue un appui solide pour la tôle de recouvrement. En même temps, la réalisation de forme annu- laire de la surface d'appui réduit au minimum la surface de contact entre la tôle de recouvrement et la pompe à haute pression. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, une cavité est réalisée entre le carter du mo- teur à combustion interne ou de la transmission et la pompe à haute pression. La cavité en général remplie avec de l'air constitue ainsi une très bonne isolation thermique entre la partie du moteur à combustion interne et la pompe à haute pression. Cela réduit encore plus la quantité de chaleur transmise du moteur à la pompe à haute pression. Selon un autre mode de réalisation particulière- ment avantageux, une couche d'isolation est prévue sur les surfaces de contact entre le carter du moteur à combustion interne et la pompe à haute pression. La couche d'isolation est en une matière à faible conductivité thermique. La couche d'isolation peut être appliquée dès la fabrication du moteur à combustion interne ou de la pompe à haute pression. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re- présentés schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue de dessus d'une bride de pompe à haute pression selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus d'une bride d'une pompe à haute pression selon un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une coupe longitudinale de l'arbre d'entraînement d'un système à rampe commune correspondant à un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une coupe analogue à celle de la figure 3 selon deux autres modes de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une coupe comme celle des figures 3 et 4, correspondant à deux autres modes de réalisation de l'invention. Selon la figure 1, la pompe à haute pression por- tant globalement la référence 1 est utilisée notamment dans des systèmes d'injection " Common-rail " pour l'alimentation en carburant de moteurs Diesel. L'expression " Common-rail " est synonyme de " rampe commune ". Contrairement aux systèmes d'injection à haute pression usuels, dans lesquels le carbu-10 rant alimente les différentes chambres de combustion par des conduites séparées, les injecteurs des systèmes d'injection à rampe commune sont alimentés à partir d'une conduite commune. La pompe à haute pression 1 selon la figure 1, comporte une bride 2 servant à la fixation de la pompe à haute pression 1 sur une partie d'un moteur à combustion in- terne. La bride 2 comporte des perçages 3, 4, 5 servant à re- cevoir des vis de fixation (non représentées). Au niveau des perçages 3, 4, 5, la bride 2 comporte des cavités 6. Les ca- vités 6, ont pour but de diminuer la surface de contact entre la pompe à haute pression 1 et la partie du moteur à combus- tion interne sur laquelle est fixée la pompe à haute pression 1. Une nervure de centrage 7, réalisée à l'intérieur de la bride 2, assure le centrage exact lorsque la pompe à haute pression 1 est installée. Ce centrage de la pompe à haute pression 1 est nécessaire pour garantir un entraînement sans perturbation. Concentriquement à l'intérieur de la bride 2, il y a une surface d'appui 9, annulaire. La surface d'appui 9, annulaire se trouve dans un plan décalé par rapport à la sur- face supérieure de la bride 2 vers la pompe à haute pression 1. En conséquence, la surface d'appui annulaire 9 ne vient pas contre la partie du moteur à combustion interne contre laquelle est fixée la pompe à haute pression 1. Des oeillets 10, 11, 12 sont prévus sur la surface d'appui annulaire 9. Les oeillets 10, 11, 12 servent à fixer une tôle de recouvre- ment non représentée à la figure 1. Le rôle de la tôle de re- couvrement sera précisé ci-après. il nt i L'arbre d'entraînement 13 de la pompe à haute pression 1 est concentrique à la bride 2 et à la surface d'appui annulaire 9,. L'arbre d'entrainement 13 peut par exemple être couplé à la transmission de commande du moteur. En variante, on peut également avoir une transmission inter- médiaire entre la transmission de commande et l'arbre d'entraînement 13, cette transmission intermédiaire fournis- sant la vitesse de rotation souhaitée à l'arbre d'entraînement 13.10 La pompe à haute pression 1 selon la figure 2, est analogue à celle de la figure 1. Dans un but de simplifi- cation, on utilisera les mêmes références pour les mêmes piè- ces. La pompe à haute pression 1 représentée à la figure 2, comporte une bride 2 à contour extérieur triangulaire. Trois perçages 3, 4, 5 sont réalisés dans la bride 2 pour recevoir les vis de fixation. Des nervures 14 relient la bride 2 à une nervure de centrage 15. Entre la bride 2 et la nervure de centrage 15, on a plusieurs cavités 6 subdivisées par les nervures 14. Les cavités 6, servent à réduire au minimum la surface de contact entre la pompe à haute pression 1 et la partie du moteur à combustion interne sur laquelle est montée la pompe à haute pression 1. Concentriquement à la nervure de centrage 15, se trouve l'arbre d'entraînement 13 de la pompe à haute pression 1 comme dans le mode de réalisation repré- senté à la figure 1. La figure 3 montre deux modes de réalisation dif- férents de l'invention. La référence 13 désigne l'arbre d'entraînement d'une pompe à haute pression. Au-dessus de l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 13, on a premier mode de réalisation et en dessous de celui-ci, l'autre mode de réalisation de l'invention. On décrira tout d'abord le mode de réalisation de la moitié supérieure. L'arbre d'entraînement 13 présente une extrémité conique sur laquelle est fixé un pignon denté 16 par l'intermédiaire d'un écrou 17. Le pignon denté 16 engrène avec un autre pignon denté 19 faisant partie de la transmis- sion de commande d'un moteur. La transmission de commande est logée dans un carter 20. La pompe à haute pression 1 est bri- - ri i dée sur le carter 20 de la transmission de commande. Le cen- trage de la pompe à haute pression 1 est assuré par une ner- vure de centrage 21 réalisée sur la pompe à haute pression 1. Une rainure annulaire 22, périphérique est dégagée dans la nervure de centrage 21 pour recevoir un joint torique 23. Comme la nervure de centrage 21 se trouve dans la zone périphérique extérieure de la pompe à haute pression 1, la surface de montage de la pompe à haute pression, portant la référence 24 est relativement grande. Il en résulte que l'huile de moteur, chaude, qui se trouve à l'intérieur du carter 20 arrive en contact avec une surface relativement im- portante de la pompe à haute pression 1. Pour réduire le transfert de chaleur par convexion, sur la bride de montage 24 de la pompe à haute pression 1, on a une cavité 25 recou- verte d'une tôle de recouvrement 29. Pour cela, sous la ner- vure de centrage 21, ou une surface d'appui annulaire 26 pour servir d'appui à la tôle de recouvrement 29. Une vis 28 est logée dans l'oeillet 27 pour servir de fixation à la tôle de recouvrement 29. Au niveau de l'arbre d'entraînement 13, la pompe à haute pression 1 comporte une saillie périphérique 30 qui bloque un joint d'étanchéité d'arbre 31. Le mode de réalisation représenté dans la moitié inférieure de la figure 3 se distingue de celui de la moitié supérieure, principalement en ce que la périphérie d'une roue dentée 35 fixée sur l'arbre 13, est beaucoup plus petite que celle de la roue dentée 16. La roue dentée 35 est en prise avec une roue dentée 37 faisant partie d'une transmission in- termédiaire. La transmission intermédiaire sert à modifier la vitesse de rotation fournie par la transmission de commande du moteur. Une nervure de centrage 38 est réalisée sur la pompe à haute pression 1. La nervure de centrage 38 se trouve à proximité de l'arbre d'entraînement 13 et présente sur son côté tourné vers l'arbre d'entraînement 13, un gradin pour bloquer un joint d'arbre 39. De l'autre côté, la nervure de centrage 38 comporte une rainure périphérique 40. La rainure sert à recevoir un joint torique 41 appliqué contre une partie du carter 42 de la transmission intermédiaire. Sur le côté tourné vers la pompe à haute pression 1, dans le carter 42, il y a une cavité 43. La cavité 43 est délimitée par une surface d'appui annulaire 44 venant contre la pompe à haute pression 1. La cavité 43 sert à l'isolation. Le mode de réalisation représenté dans la moitié supérieure de la figure 4 est analogue à celui de la figure 3. Pour éviter des répétitions, on ne refera pas une descrip- tion complète, mais on indiquera seulement les différences entre les deux modes de réalisation. Dans le mode de réalisa- tion représenté à la figure 4, la tôle de recouvrement 29 n'est pas prévue sur la pompe à haute pression 1, mais sur le carter 20 d'une partie du moteur à combustion interne. La fixation de la tôle de recouvrement 29 est faite par une vis 28. Théoriquement, on peut envisager que la vis 28 ne sert pas seulement à la fixation de la tôle de recouvrement 29, mais également à la fixation de la pompe à haute pression 1 sur le carter 20. Toutefois, ce mode de fixation de la pompe à haute pression 1 est relativement coûteux, car les vis 28 ne sont plus accessibles que de l'intérieur du carter 20. Le mode de réalisation représenté dans la moitié inférieure de la figure 4 se distingue de celui de la moitié inférieure de la figure 3 en ce que le centrage de la pompe à haute pression 1 ne se fait pas au niveau de l'arbre d'entraînement 13, mais à la périphérie extérieure de la pompe à haute pression 1. Une nervure de centrage 46 est réa- lisée à la périphérie extérieure de la pompe à haute pression 1. La nervure de centrage 46 vient dans une arête périphéri- que 47 correspondante du carter 42. Le carter 42 arrive jus- qu'au niveau de l'arbre d'entraînement 13 et comporte un joint d'arbre distinct 48. Entre le carter 42 et la pompe à haute pression 1, on a une cavité 43 relativement grande. Le joint séparé du carter 42 et de la pompe à haute pression 1 par rapport à l'arbre d'entraînement 13 de la pompe à haute pression 1, of- fre l'avantage d'une'séparation garantie de l'huile du moteur qui se trouve dans le carter 42 et le carburant contenu dans la pompe à haute pression 1. rT 1u i La moitié supérieure de la figure 5 montre un mode de réalisation correspondant au mode de réalisation de la moitié supérieure de la figure 3. La moitié inférieure de la figure 5 montre un mode de réalisation correspondant au mode de réalisation représenté dans la moitié inférieure de la figure 4 de l'invention. A la différence des modes de réa- lisation décrits ci-dessus, l'arbre d'entraînement 13 des deux modes de réalisation représentés à la figure 5 est cou- plé à un moyen de couplage 50, 51. Comme moyen de couplage, 0 on peut par exemple prévoir un couplage à croisillons. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Système de rampe commune pour les moteurs à combustion interne comprenant une pompe à haute pression (1) montée sur une partie du moteur à combustion interne, notamment le car- ter du bloc-moteur, d'une transmission de commande ou d'une transmission intermédiaire, caractérisé en ce que les surfaces de contact entre le carter (20, 42) du moteur à combustion interne et la pompe à haute pression (1) sont ré- duites au minimum. 2 ) Système de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on prévoit un maximum en nombre et/ou en surface d'intervalles d'air (43) entre la pompe à haute pression (1) et/ou le carter (42) du moteur à combustion interne. 3 ) Système de rampe commune selon l'une quelconque des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de montage (23) sur la partie du moteur à combus- tion interne ou sur la pompe à haute pression (1) comporte une nervure de centrage (7, 15, 21, 38, 46). 4 ) Système de rampe commune selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de montage sur la pompe à haute pression, est cou- verte par une tôle de recouvrement (29). 5 ) Système de rampe commune selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tôle de recouvrement (29) s'appuie contre une surface d'appui annulaire (26) de la pompe à haute pression. 6 ) Système de rampe commune selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que T Flit une cavité (43) est réalisée entre le carter (42) du moteur à combustion interne ou de la transmission (42) et la pompe à haute pression (1). 7 ) Système de rampe commune selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que une couche d'isolation est prévue sur les surfaces de contact entre le carter du moteur à combustion interne et la pompe à haute pression.