Brevet FR2890123A1 — publié le 20070302

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'au moins un injecteur sur une culasse d'un moteur à combustion interne, ainsi qu'un moteur à combustion interne à injection directe comprenant un tel dispositif de fixation. Dans un moteur à combustion interne à injection directe, le maintien d'un injecteur, dans son logement, est classiquement assuré par une bride spécifiquement conformée à cet effet. Utiliser une bride implique de prévoir des taraudages et des vis, mais aussi d'assurer la maîtrise des efforts de serrage pour ne pas endommager l'injecteur. Par ailleurs, l'assemblage d'un dispositif d'injection de carburant comportant un ou plusieurs injecteurs, avec la culasse d'un moteur à combustion interne demande une fabrication extrêmement précise des pièces à assembler ou, de manière plus réaliste, de prévoir des moyens d'étanchéité destinés à en tenir une compensation pour les imperfections résultants des tolérances habituelles de fabrication. Ainsi, par exemple, le document EP-0-915 253 décrit un dispositif d'injection de carburant à haute pression pour une machine à combustion interne avec des moyens élastiques permettant d'assurer à la fois l'étanchéité entre la culasse quelque soit le nombre d'injecteur, et une assise suffisamment rigide pour résister aux efforts émanent de la pression du carburant. Un autre dispositif de fixation d'un injecteur sur une culasse d'un moteur à combustion interne est décrit dans le document WO-A-00/42315. Selon ce document, l'injecteur est maintenu en place dans son logement moyennant un ressort-clip moyennant lequel l'injecteur est retenu sur une rampe de carburant. Les deux dispositifs de fixation décrits ci-avant font appel à un ensemble de caractéristiques variables des éléments à assembler dont par exemple l'effort exercé sur l'injecteur en fonction des dispersions géométriques 2890123 2 des pièces (dans les sens de fabrication) et de leurs dilatations différentielles en fonctionnement. Cependant, lorsque l'on fait appel à des caractéristiques variables pour obtenir un résultat bien défini, il n'est pas exclu qu'un parasitage d'efforts non contrôlable s'oppose à l'obtention du résultat escompté. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de fixation d'un injecteur sur une culasse d'un moteur à combustion qui soit simple à réaliser et qui est à l'abri d'efforts parasites. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif de fixation d'au moins un injecteur sur une culasse d'un moteur à combustion interne, l'injecteur étant logé dans un trou de passage spécifiquement conformé à cet effet dans la culasse et coiffé par un moyen d'amenée de carburant. Conformément à l'invention, le dispositif de fixation comprend une pièce d'adaptation destinée à être placée entre le moyen d'amenée de carburant et l'injecteur et conformée pour prendre appui sur l'injecteur et pour être exposée à la pression du carburant arrivant par le moyen d'amenée de carburant de sorte que l'injecteur soit fixé sur la culasse par la pression du carburant. Le dispositif de fixation de l'invention permet de profiter de la pression hydraulique du carburant pour assurer le maintien de l'injecteur dans son logement à l'aide d'une pièce d'adaptation placée entre le moyen d'amener du carburant et l'injecteur. En même temps, le dispositif de l'invention permet d'obtenir la fixation de l'injecteur sur la culasse d'un moteur à combustion interne moyennant des éléments dont seuls les caractéristiques géométriques sont importantes. En effet, la pièce d'adaptation doit être conformée et notamment dimensionnée de façon qu'elle puisse transmettre une force bien déterminée en fonction de la pression du carburant à l'injecteur et que cette force soit à tout moment supérieure à l'effort résultant de la pression de combustion régnant dans la chambre de combustion. Les deux caractéristiques géométriques importantes déterminant l'effort de la pression du carburant et l'effort de la pression de combustion sont d'une part la surface de la face d'attaque sur laquelle agit la pression de carburant et d'autre part la surface de la face d'attaque pour la pression de combustion, c'est-à- dire la surface de la buse de l'injecteur. L'effort exercé sur l'injecteur par l'intermédiaire de la pièce d'adaptation dépendant de la section sur laquelle s'exerce la pression du carburant, il suffit de choisir cette section suffisamment grande par rapport à la surface de la buse de l'injecteur pour obtenir à tout moment un effort carburant supérieur à l'effort de chambre à combustion. La pression de carburant étant ajustable et surtout facile à contrôler, et la pression régnant dans la chambre de combustion lorsque l'air est comprimé étant également une valeur assez régulière, il est aisé de choisir la dimension de la face d'attaque de la pièce de la pression de manière à obtenir une supériorité suffisante de l'effort exercé par le carburant par rapport à l'effort exercé par la combustion. Par rapport à des solutions classiques utilisant un bridage de l'injecteur, le dispositif de fixation de l'invention présente des avantages tels que - on s'affranchit d'une bride et de ces fixations - on s'affranchit des problèmes d'implantation des brides qui sont souvent confinées dans des espaces restreints, - on s'affranchit des problèmes d'accessibilité de visseuses pour monter des brides ou pour les démonter, - on s'affranchit des efforts transmis à l'injecteur par le serrage de la bride et - on assure le montage malgré des variations dimensionnelles et de dilatation des pièces, car, même si la pièce d'adaptation selon l'invention se dilate, la surface de la face d'attaque ne varie pas du tout ou varie de manière négligeable. La présente invention concerne également les caractéristiques ci-après considérées isolement ou selon toute combinaison techniquement possible: la pièce d'adaptation comporte une face d'attaque dont les dimensions sont déterminées de façon que l'effort de la pression du carburant sur l'injecteur soit toujours supérieur à l'effort de la pression dans la chambre de combustion sur l'injecteur; - la pièce d'adaptation est conformée pour être 15 reliée de manière étanche au moyen d'amenée de carburant; - la pièce d'adaptation est conformée pour être fixée de manière étanche sur l'injecteur; - la pièce d'adaptation est pourvue d'une gorge annulaire périphérique destinée à recevoir un joint d'étanchéité moyennant lequel est assurée l'étanchéité entre la pièce d'adaptation et le moyen d'amenée de carburant; - l'injecteur et la pièce d'adaptation sont conformés pour être assemblés l'un avec l'autre par 25 vissage; l'injecteur et la pièce d'adaptation sont conformés pour être assemblés l'un avec l'autre par vissage et sans joint d'étanchéité supplémentaire; la pièce d'adaptation est solidaire de l'injecteur. Le but de l'invention est également atteint avec un moteur à combustion interne à injection directe équipé d'un moyen d'amenée du carburant, par exemple une rampe de carburant, et sur lequel est monté au moins un injecteur, moteur à combustion interne qui comprend un dispositif de fixation ayant une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-avant. 2890123 5 D'autres caractéristiques et avantages la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation. Cette description est faite en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un injecteur monté dans la culasse à combustion et relié à une rampe de carburant, l'injecteur étant fixé sur la culasse moyennant un dispositif de fixation selon un mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 2 montre le dispositif de fixation selon l'invention d'avantages de détails, - la figure 3 montre la disposition des éléments de la figure 1 avec un exemple numérique des dimensions de différentes pièces et - la figure 4 montre une variante du dispositif de l'invention. Selon la conception du dispositif de fixation de l'invention représentée schématiquement sur la figure 1, le dispositif de fixation de l'invention s'applique à un injecteur 1 monté sur une culasse 2 d'un moteur à combustion interne, l'injecteur 1 étant disposé de manière à pouvoir injecter du carburant dans une chambre de combustion 3 du moteur à combustion interne. A cet effet, l'injecteur 1 est logé dans un trou de passage 4 spécifiquement conformé à cet effet dans la culasse. Le trou de passage 4 comprend plus particulièrement un plan d'appui 41 pour l'injecteur, l'injecteur 1 étant pourvu à cet effet d'un épaulement 11 destiné à prendre appui sur le plan d'appui 41. L'injecteur 1 est par ailleurs coiffé par un moyen d'amené 5 de carburant auquel l'injecteur est relié, par exemple, par enfichage. Le moyen d'amenée 5 de carburant est fixé sur la culasse 2 ou par des moyens adéquates sur le bloc moteur afin d'immobiliser le moyen d'amené 5 par rapport à la culasse 2. Le dispositif de fixation de l'invention comprend par ailleurs une pièce d'adaptation 6 placée entre le moyen d'amenée 5 de carburant et l'injecteur 1. La pièce d'adaptation est conformé pour prendre appui sur l'injecteur 1 et pour être exposé à la pression du carburant arrivant par le moyen d'amenée 5 de carburant. Grâce à cette disposition de l'invention, l'injecteur 1 est fixé sur la culasse 2 par la seule pression du carburant. Il est aisé à comprendre que l'injecteur est retenu dans la culasse 2 à un certain degré aussi par des effets mineurs de friction ou des moyens d'étanchéité, notamment entre la pièce d'adaptation 6 et le moyen d'amené 5 du carburant. Toutefois, ces effets ne sont en rien comparables aux effets obtenus par le déséquilibre orienté des efforts respectivement de la pression du carburant et de la pression dans la chambre de combustion, agissant sur l'injecteur dans deux directions opposées. Comme cela est indiqué sur la figure 2, la pièce d'adaptation 6 comprend une face d'attaque 61 dont les dimensions et notamment sa surface effective, sont déterminées de façon que l'effort de la pression du carburant sur l'injecteur 1 soit toujours supérieur à l'effort de la pression dans la chambre à combustion 3 sur l'injecteur 1. La pièce d'adaptation 6 étant généralement une pièce cylindrique de rotation autour d'un axe A destiné à se confondre avec l'axe de symétrie de l'injecteur 1, et puisque la pièce d'adaptation 6 comporte un orifice 62 permettant au carburant de passer du moyen d'amené 5 du carburant à l'injecteur 1, la surface de la face d'attaque 61 se détermine essentiellement par le diamètre de la face d'attaque 61. En ce qui concerne la liaison entre le moyen d'amené 5 de carburant et la pièce d'adaptation 6, il y a au moins deux configurations possibles. Cependant, deux des configurations doivent être faites de manière à 2890123 7 assurer une liaison étanche entre la pièce d'adaptation 6 et le moyen d'amenée 5 de carburant. Ainsi, selon la configuration représentée sur la figure 2, le moyen d'amenée 5 de carburant est pourvu d'une ouverture pour chaque injecteur 1 auquel il doit fournir du carburant. Selon la représentation de la figure 2, les dimensions de l'ouverture sont choisit de manière que la pièce d'adaptation 6, pourvu d'un joint d'étanchéité périphérique 7 puisse être insérée de manière suffisamment serrée pour assurer l'étanchéité. Selon une variante représentée sur la figure 4, le moyen d'amené 5 du carburant comprend une ouverture 52 dont le diamètre ne correspond pas au diamètre extérieur de la pièce d'adaptation 6 mais au diamètre extérieur de raccord 63. Le diamètre de raccord 63 est inférieur à celui de la pièce d'adaptation 6, disposition grâce à laquelle la pièce d'adaptation 6 est pourvue d'un épaulement 64. L'épaulement 64 offre un appui à un bord 53 de l'ouverture 52 du moyen d'amenée 5 du carburant. Selon la représentation de la figure 2, la pièce d'adaptation 6 est pourvue d'une gorge annulaire périphérique 65 dans laquelle est logé le joint d'étanchéité moyennant lequel l'étanchéité entre la pièce d'adaptation 6 et le moyen d'amené 5 de carburant est assurée. En ce qui concerne la liaison entre l'injecteur 1 et la pièce d'adaptation 6, ces deux pièces sont conformées de préférence pour être assemblées l'une avec l'autre par vissage. A cet effet, la figure 2 montre l'ensemble de filetage/taraudage référencé 8. Plus particulièrement, l'injecteur 1 et la pièce d'adaptation 6 sont conformés pour être assemblés l'un avec l'autre par vissage et sans joint d'étanchéité supplémentaire. A cet effet, comme le montre la figure 2, la pièce d'adaptation 6 est pourvue d'un siège annulaire 66 adapté à la forme et aux dimensions de l'extrémité correspondante de l'injecteur 1. Selon une variante non représentée dans les dessins, il est également concevable que la pièce d'adaptation 6 soit solidaire de l'injecteur 1, par exemple par ajustage serré. Dans la pratique, le dispositif de fixation de l'invention doit être réalisé de façon à pouvoir maintenir l'injecteur sur la culasse, lorsque la pression dans la rampe de carburant est au moins de l'ordre de 80 bars et lorsque la pression dans la chambre de combustion est proche de ou égal à environ 80 bars. Suivant un exemple représenté sur la figure 3, ceci est obtenu avec une ouverture 51 d'environ 12 ou 13 mm, par exemple 12,6 mm, de la rampe 5 pour obtenir un effort de plus de 1100 N. Cette valeur est basée sur un effort préconisé à maintenir sur l'injecteur 1 d'environ 750 N et d'un effort de la pression de la chambre de combustion de plus de 350 N. Cet effort résulte d'une pression maximale d'environ 80 bars dans la chambre de combustion et d'un diamètre de la buse de l'injecteur entre 7 et 8 mm, par exemple 7,7 mm. Pour assurer l'effort de plus de 1100 N, il faut une surface de 125 mm2, soit un diamètre de 12,6 mm. Le diamètre de l'injecteur étant seulement d'environ 9 mm, il faut une pièce d'adaptation, la pièce 6. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'au moins un injecteur (1) sur une culasse (2) d'un moteur à combustion interne, l'injecteur (1) étant logé dans un trou de passage (4) spécifiquement conformé à cet effet dans la culasse (2) et coiffé par un moyen d'amenée (5) de carburant, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce d'adaptation (6) destinée à être placée entre le moyen d'amenée (5) de carburant et l'injecteur (1) et conformée pour prendre appui sur l'injecteur (1) et pour être exposée à la pression du carburant arrivant par le moyen d'amenée (5) de carburant de sorte que l'injecteur (1) soit fixé sur la culasse (2) par la pression du carburant. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'adaptation (6) comporte une face d'attaque (61) dont les dimensions sont déterminées de façon que l'effort de la pression du carburant sur l'injecteur (1) soit toujours supérieur à l'effort de la pression dans la chambre de combustion (3) sur l'injecteur (1). 3. Dispositif de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce d'adaptation (6) est conformée pour être reliée de manière étanche au moyen d'amenée (5) de carburant. 4. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce d'adaptation (6) est conformée pour être fixée de manière étanche sur l'injecteur (1). 5. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce d'adaptation (6) est pourvue d'une gorge annulaire périphérique (65) destinée à recevoir un joint d'étanchéité (7) moyennant lequel est assurée l'étanchéité entre la pièce d'adaptation (6) et le moyen d'amenée (5) de carburant. 6. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'injecteur (1) et la pièce d'adaptation (6) sont conformés pour être assemblés l'un avec l'autre par vissage (8). 7. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'injecteur (1) et la pièce d'adaptation (6) sont conformés pour être assemblés l'un avec l'autre par vissage (8) et sans joint d'étanchéité supplémentaire. 8. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pièce d'adaptation (6) est solidaire de l'injecteur (1). 9. Moteur à combustion interne et à injection directe, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.