Brevet FR2977640A1 — publié le 20130111

ENSEMBLE D'UN MOTEUR A COMBUSTION ET D'UNE POMPE ET VEHICULE COMPRENANT UN TEL ENSEMBLE [0001 L'invention se rapporte à un ensemble d'un moteur à combustion et d'une pompe. Elle concerne un véhicule comprenant un tel ensemble. [0002] La combustion de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion, en particulier le carburant diesel dans un moteur diesel, peut entraîner la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être déchargés par l'échappement dans l'environnement et y causer des dégâts. [0003] Notamment, les gaz d'échappement contiennent du dioxyde de carbone, noté sous sa formule chimique CO2, qui est nuisible pour l'homme. Il est souhaitable de diminuer les émissions de dioxyde de carbone. [0004] Une telle réduction peut être mise en oeuvre par une amélioration de la qualité des composants des véhicules actuels. Cependant, une telle amélioration s'accompagne d'une augmentation des coûts du véhicule, rendant les véhicules munis d'un moteur diesel peu compétitifs par rapport aux véhicules munis d'un moteur essence. [0005i Il existe donc un besoin pour un moteur diesel permettant de diminuer les émissions de dioxyde de carbone pour un coût réduit. [0006i Pour cela, l'invention propose un ensemble d'un moteur à combustion et d'une pompe tel que le moteur comprend un carter, et la pompe comprend un bâti délimitant une chambre de compression de fluide, fixé sur le moteur. La pompe comporte en outre un piston adapté à comprimer du fluide présent dans la chambre de compression, le piston étant guidé en translation dans un conduit formé dans le moteur. Le conduit est de section rectangulaire et le piston est solidaire de deux rouleaux coopérant avec deux parois distinctes du conduit pour guider le piston dans le conduit. [000n En variante, l'ensemble comporte une came, fixée à un arbre du moteur, adaptée à entraîner le piston en translation. [0008] En variante, l'ensemble comporte un ressort ménagé entre le bâti et l'extrémité du piston opposée au bâti, le ressort repoussant l'extrémité du piston opposée au bâti vers la came. [000s] En variante, une cage est fixée à l'extrémité du piston opposée au bâti. [oolo] En variante, la cage comporte des orifices pour la circulation d'huile. [0011] En variante, la cage est munie d'une interface de transmission de mouvement, l'interface étant en contact avec la came. [0012] En variante, les axes de rotation des rouleaux sont parallèles. [0013] En variante, la came est entraînée en rotation par l'un parmi l'arbre à came et le vilebrequin, au moyen d'une courroie le cas échéant. [0014] En variante, le moteur est un moteur diesel. [0015] Il est également proposé un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, la pompe étant une pompe de compression de carburant ménagée sur un circuit d'admission de carburant du moteur. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : - figure 1, une vue schématique en coupe d'une architecture de moteur; - figure 2, une vue de dessus du carter avec un guide cylindrique ; ^ figure 3, une vue d'un exemple d'ensemble selon l'invention ; - figure 4, une vue en perspective d'un exemple de cage ; - figure 5, une vue en coupe de l'exemple de cage ; - figure 6, une vue de dessus de l'exemple d'ensemble ; - figure 7, une vue d'un exemple d'ensemble selon l'invention. [0017] L'invention proposée s'inscrit dans le cadre du développement d'une nouvelle architecture de moteur de véhicule, et notamment de moteur diesel. Le moteur peut notamment être un moteur comportant n'importe quel nombre de cylindres. En outre, un tel moteur peut être à attaque directe. La figure 1 propose une vue schématique en coupe de cette architecture. Plus précisément, la figure 1 représente un ensemble 10 d'un moteur 12 à combustion et d'une pompe 14. L'ensemble 10 fait partie du groupe moto-propulseur du véhicule. La pompe 14 est une pompe dite à haute pression. La pompe 14 haute pression permet de compresser du fluide. Dans le cas d'un moteur diesel, le fluide est du carburant diesel. [0018] Le moteur 12 comporte différents organes qui ne sont pas représentés sur la figure 1. Dans cette représentation, le moteur 12 comprend un carter 16. Le carter 16 sert d'enveloppe protectrice aux organes du moteur 12. [0019] La pompe 14 comprend un bâti 18 délimitant une chambre 20 de compression. La chambre 20 sert à comprimer le carburant diesel. Le bâti 18 est fixé sur le carter 16. Selon l'exemple de la figure 1, la fixation sur le carter 16 est réalisée au moyen de vis passant par les passages 22 de vis. Ces passages 22 sont des trous pour le montage du bâti 18 sur le carter 16. La précision du montage peut être facilitée par la présence d'un épaulement 24 permettant un centrage aisé de la pompe 14 par rapport à l'alésage 25 prévu dans le carter 16 pour placer le bâti 18. [0020] Intégrer la chambre 20 de compression sur le moteur 12 permet de gagner en masse pour l'ensemble 10 du moteur et de la pompe. Cet avantage est obtenu par comparaison à une architecture de moteur dans laquelle la pompe est un dispositif extérieur au moteur muni d'une chambre et d'un bâti. Cette configuration présente le même avantage par rapport au cas où le moteur est équipé d'une pompe fixée sur la culasse et entrainée par une courroie. Une réduction de masse au niveau de l'ensemble 10 du moteur et de la pompe entraîne une diminution encore plus importante sur la masse du véhicule. La réduction de masse de l'ensemble 10 résulte en une diminution de l'émission de dioxyde de carbone. [0021] Intégrer la chambre 20 de compression sur le moteur 12 permet également de gagner en termes d'encombrement par rapport à une architecture de moteur dans laquelle la pompe est un dispositif extérieur au moteur muni d'une chambre et d'un bâti. [0022] Selon la figure 1, la pompe 14 comporte un piston 26 adapté à comprimer du fluide présent dans la chambre 20 de compression. Le piston 26 est guidé en translation dans un conduit 28 formé dans le carter. [0023] Le piston 26 de la pompe 14 n'est toutefois pas guidé en partie inférieure. Il est souhaitable d'assurer une telle fonction de guidage. Pour cela, plusieurs éléments sont à prendre en considération : les reprises d'efforts mécaniques, la haute fréquence des déplacements pistons, le maintien du contact entre la came 40 présentée en référence à la figure 3 et le galet 58 (aussi désigné sous nom anglais de « roller ») de la pompe 14, la garantie de la durabilité et de la robustesse des différents éléments de la pompe, la maîtrise de l'orientation et la maitrise des usures. [0024] Des éléments assurant des fonctions de guidage sont connus des documents US-A-3 139 076, JP-A-2008291764 et JP-A-2173358 mais ne permettent pas d'apporter des solutions optimales aux problèmes mentionnés ci- dessus. [0025] II peut également être proposé de prévoir un guide cylindrique du piston. Un tel guide pose notamment des problèmes d'indexation. L'indexation permet d'orienter précisément le galet 58 de la pompe et la came. Un tel guidage cylindrique est donc en général mis en oeuvre avec indexation. Une telle mise en oeuvre d'une indexation est proposée à la figure 2 qui représente une vue de dessus du carter 16 avec un guide cylindrique. Selon cet exemple, l'indexation est réalisée au moyen d'une rainure 68 faite dans le moteur 16. [0026] Dans le domaine de l'injection de carburant, le principe de la présente invention est de supprimer le guidage cylindrique du piston 26 de la pompe d'injection et de faire un guidage rectangulaire avec deux rouleaux face à face qui guident le piston 26 à travers la chambre. Cette technique permettrait en effet d'assurer la circulation du fluide de lubrification autour du piston 26 en évitant une rétention de ce fluide, de gagner en encombrement et en temps et en qualité de montage. [0027] II est ainsi proposé un conduit 28 dans le carter 16 qui soit de section rectangulaire. On préfèrera ici comme section rectangulaire un rectangle pour lequel une longueur et une largeur différente peuvent être définies plutôt qu'un carré. [0028] Une telle forme de conduit 28 est illustrée schématiquement par les figures 3 et 7. Les figures 3 et 7 sont des vues d'un exemple d'ensemble 10 selon l'invention dans différentes orientations. [0029] En outre, le piston 26 est solidaire de deux rouleaux 32 et 34 (voir également la figure 6 décrite ci-après). Seul le rouleau 32 est visible sur la figure 3, le rouleau 34 lui faisant face étant masqué. Ces deux rouleaux 32 et 34 coopèrent respectivement avec deux parois 36 et 38 distinctes du conduit 28. Cette coopération permet de guider le piston 26 dans le conduit 28. [0030] L'ensemble 10 comporte en outre une came 40. La came 40 est adaptée à entraîner le piston 28 en translation. Selon l'exemple de la figure 3, la came présente trois lobes 42. La flèche circulaire 44 indique le sens de rotation de la came 40 autour de l'axe 46. Vu dans le sens de la direction A indiquée sur la figure 3, le sens de rotation montrée par la flèche 44 correspond à un sens de rotation antihoraire autour de l'axe 46. L'axe 46 peut correspondre à un arbre du moteur 12, arbre auquel la came 40 est solidaire. La came 40 est entraînée en rotation par l'un parmi l'arbre à came et le vilebrequin, au moyen d'une courroie le cas échéant. [0031] L'ensemble 10 comporte un ressort 60 ménagé entre le bâti 18 et l'extrémité du piston 26 opposée au bâti 18. Le ressort 60 repousse l'extrémité du piston 26 opposée au bâti 18 vers la came 40. Le ressort 60 a ainsi un rôle de ressort de rappel. [0032] L'association d'un conduit 28 de section rectangulaire et de deux rouleaux 32 et 34 permet de réaliser un guidage du piston 26. En outre, la forme rectangulaire par rapport à une forme carrée fournit un détrompage naturel puisque chaque côté peut être identifié du fait des différences entre la longueur et la largeur. Il en résulte une indexation naturelle et précise de la position voulue pour la pompe 14. Cette indexation facilite l'alignement des pièces pour l'opérateur au montage. Il en résulte un montage simplifié. Par conséquent, un gain de temps peut être obtenu. Ce gain concerne aussi bien le montage des moteurs à neuf par un opérateur que les opérations de réparation en après-vente. [0033] En addition, la forme rectangulaire du guide et la présence des deux rouleaux permettent la reprise des efforts exercés par les lobes 42 de came 40, à une fréquence élevée, par exemple de l'ordre de 125 Hz. [0034] Par ailleurs, la présence des deux rouleaux 32 et 34 assure un contact linéique entre le piston 28 et les deux rouleaux 32 et 34 par rapport au guidage cylindrique dans lequel le contact est seulement ponctuel. Il en résulte une réduction des frottements liés à la liaison roulage/guidage ainsi qu'une augmentation de la durabilité du fait de la diminution de l'usure générée. Autrement dit, les frottements et les usures sont maintenus au niveau les plus faibles, tout en assurant la reprise d'effort. Cela permet de réduire les pertes mécaniques par frottements et donc l'émission de dioxyde de carbone par le véhicule. [0035] En outre, la nécessité d'une lubrification sous pression d'huile est fortement réduite, ce qui permet aussi d'obtenir une diminution de l'émission de dioxyde de carbone par le véhicule. [0036] De plus, comme la solution est simple, le coût associé est faible ce qui permet de réduire l'émission de dioxyde de carbone par le véhicule pour un coût réduit. [0037] De préférence, les axes de rotation des rouleaux 32 et 34 sont parallèles. Cela permet d'assurer un meilleur guidage du piston 28. [0038] Selon l'exemple de la figure 3, le guidage est assuré par une cage 48. La cage 48 solidaire de 16 est également représentée à la figure 4. La cage 48 a une forme volumique particulière. Une base peut ainsi être définie pour cette cage 48. Cette base 50 est représentée schématiquement en figure 5. La base 50 correspond à l'intersection entre le plan P (plan perpendiculaire aux parois 36 et 38) et la cage 48. Sur cette figure 5, sont représentées deux rectangles 52 et 54. Le rectangle 52 est inclus dans le rectangle 54. Cela signifie que les dimensions du rectangle 52 sont strictement inférieures à celle du rectangle 54. La base 50 est la surface qui est délimitée par les deux rectangles 52 et la figure 54. La cage 48 correspond au volume obtenu en utilisant la directrice 56 et la base 50 tel que précédemment décrite. [0039] Cela permet d'améliorer la réalisation du guidage. En plus, en référence à la figure 6, une telle configuration facilite le passage de l'huile à travers des orifices 59 entre le piston 26 qui a une forme cylindrique et la cage 48 de section rectangulaire. [oo4o] La cage 48 peut en outre être munie d'une interface 58 de transmission de mouvement, l'interface 58 étant en contact avec la came 40. Selon l'exemple de la figure 3, l'interface 58 est un rouleau transmettant le mouvement de la came 40. REVENDICATIONS1. Un ensemble (10) d'un moteur (12) à combustion et d'une pompe (14) tel que : - la pompe (14) comprend : - un bâti (18) délimitant une chambre (20) de compression de fluide, fixé sur le moteur (16), et - un piston (26) de la pompe adapté à comprimer du fluide présent dans la chambre (20) de compression, le piston (26) étant guidé en translation dans un conduit (28) formé dans le moteur (12), et dans le bâti (18) de la pompe caractérisé en ce que le piston (26) comprend une cage et que le conduit (28) est de section rectangulaire et que le piston (26) est solidaire de deux rouleaux (32, 34) coopérant avec deux parois (36, 38) distinctes du conduit (28) pour guider la cage du piston (26) dans le conduit (28). 2. L'ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une came (40), fixée à un arbre du moteur, adaptée à entraîner le piston (26) en translation. 3. L'ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (60) ménagé entre le bâti (18) et l'extrémité du piston (26) opposée au bâti (18), le ressort (60) repoussant l'extrémité du piston (26) opposée au bâti (18) vers la came (40). 4. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une cage (48) est fixée à l'extrémité du piston (26) opposée au bâti (18). 5. L'ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cage (48) comporte des orifices (59) pour la circulation d'huile. 6. L'ensemble selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la cage (58) est munie d'une interface (58) de transmission de mouvement, l'interface (58) étant en contact avec la came (40). 7. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les axes de rotation des rouleaux (32, 34) sont parallèles. 8. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que la came (40) estentraînée en rotation par l'un parmi l'arbre à came et le vilebrequin, au moyen d'une courroie le cas échéant. 9. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le moteur (12) est un moteur diesel. 10. Un véhicule automobile comprenant un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, la pompe (14) étant une pompe de compression de carburant ménagée sur un circuit d'admission de carburant du moteur (12).