Brevet FR2979954A1 — publié le 20130315

ENSEMBLE D'UN MOTEUR A COMBUSTION ET D'UNE POMPE ET VEHICULE COMPRENANT UN TEL ENSEMBLE pool ] 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. [0005] Il existe donc un besoin pour un moteur diesel permettant de diminuer les émissions de dioxyde de carbone pour un coût réduit. [0006] Pour cela, l'invention propose un ensemble d'un moteur à combustion et d'une pompe tel que 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 comporte une tête venant au contact du poussoir. La pompe comporte également un poussoir cylindrique ayant une surface d'appui adaptée à coopérer avec la tête du piston pour pousser le piston et au moins une surface d'arrêt adaptée à permettre l'insertion de la tête du piston dans le poussoir jusqu'au contact de la tête du piston avec la surface d'appui dans une première position relative de la tête du piston et du poussoir, et à empêcher l'extraction de la tête du piston du poussoir dans une deuxième position relative de la tête du piston et du poussoir, le poussoir étant guidé en translation dans un conduit formé dans le moteur. [0007] En variante, la tête est munie d'au moins une protubérance. [0oos] En variante, la surface d'appui présente au moins une saillie interne agencée de manière radiale. [0009] En variante, l'au moins une protubérance et l'au moins une saillie interne sont de formes correspondantes. [cm cl En variante, la tête comprend un corps principal de forme circulaire et deux protubérances, les protubérances étant diamétralement opposées. pou ] En variante, le poussoir définit un axe de révolution, deux saillies étant symétriques par rapport à l'axe de révolution du poussoir. [0012] En variante, le piston a un axe de révolution, le passage de la première position à la deuxième position s'effectuant par rotation de 90° du piston autour de son axe de révolution. [0013] En variante, l'ensemble comporte une came, fixée à un arbre du moteur, adaptée à entraîner le piston en translation et que le poussoir est muni d'une interface de transmission de mouvement, l'interface étant en contact avec la came. [0014] En variante, la came est entraînée en rotation par l'un des arbres du moteur au moyen d'une courroie le cas échéant. [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 de côté d'un exemple de poussoir ; - figure 5, une vue de dessous de la tête du piston; - figure 6, une vue de dessus lorsque le piston 26 est montée dans le poussoir 5 30; - figure 7, une vue de dessus du poussoir 30 ; - figure 8 une vue en perspective du poussoir 30 ; - figures 9 à 13 les mêmes éléments figurant 4 à 8 pour un mode de réalisation ne faisant pas partie de l'invention ; 10 - figure 14, une vue en coupe d'une partie de l'ensemble pour le mode de réalisation des figures 9 à 13 ; - figures 15 et 16, des vues illustrant respectivement le montage du piston dans le poussoir à plusieurs étapes, la pompe étant présentée sans son ressort de rappel [0017] L'invention proposée s'inscrit dans le cadre du développement d'une 15 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. 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- 20 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 25 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 30 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. 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 indirectement 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. Le piston 26 présente une tête 32 non représentée sur la figure 1. [0023] L'ensemble 10 comporte en outre une came 40. La came 40 est adaptée à entraîner le piston 26 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 montré 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 duquel 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. [0024] 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. [0025] Selon l'exemple de la figure 3, le guidage est assuré par un poussoir 30. Les termes de « cage » et de « plongeur » sont parfois utilisés pour désigner le poussoir 30. Dans le cas de la figure 3, le poussoir 30 est cylindrique. Un axe de révolution peut donc être défini pour celui-ci. Le poussoir 30 est muni 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. Dans la suite, l'interface 58 sera ainsi désignée par galet 58 (aussi désigné sous nom anglais de « roller »). [0026] 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 et le galet 58 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. [0027] 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. [0028] Il 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. [0029] II est également souhaitable que le maintien du galet 58 avec le piston 26 permette qu'en fonctionnement, le galet 58 et le piston 26 puissent constituer une seule pièce tout en permettant que le galet 58 et le piston 26 puissent être séparés notamment en après-vente. [0030] Pour cela, il est proposé un poussoir 30 tel que présenté à la figure 4. Le poussoir 30 présente une surface 38 d'appui adaptée à coopérer avec la tête 32 du piston pour pousser le piston. Le poussoir 30 présente en outre au moins une surface 50 d'arrêt adaptée à permettre l'insertion de la tête 32 du piston dans le poussoir 30 jusqu'au contact de la tête 32 de piston avec la surface 38 d'appui dans une première position relative de la tête 32 du piston et du poussoir 30 et à empêcher l'extraction de la tête 32 de piston du poussoir 30 dans une deuxième position relative de la tête 32 du piston et du poussoir 30. [0031] De ce fait, il en résulte que dans la première position, le piston 26 et le poussoir 30 peuvent être séparés tandis que dans la deuxième position, ils ne forment qu'une seule pièce. [0032] Cela permet d'obtenir un montage plus aisé parce qu'il est plus facile de monter une seule pièce que d'en monter deux dans un moteur. Les risques de mauvais positionnement sont effectivement diminués. Assurer un meilleur positionnement réduit le risque de mauvais fonctionnement ultérieur de l'ensemble moteur - pompe. Pour l'opération de démontage, cela permet d'éviter le besoin d'un outil spécifique pour le démontage du poussoir 30. [0033] Il est, de plus, évité les préconisations de montage pour l'ensemble d'un moteur à combustion et d'une pompe correspondant aux figures 9 à 14. Il est proposé de jeter le poussoir 30 à l'intérieur du conduit 28 et de venir placer le piston 26 par-dessus. [0034] En outre, la flexibilité liée à l'utilisation de deux pièces distinctes est conservée. Dans les cas où une seule pièce est endommagée, il est alors possible de ne remplacer que la pièce défectueuse. La modularité proposée permet donc de réduire les coûts pour l'utilisateur du véhicule. [0035] Les différences entre un montage avec deux pièces séparées et le montage selon l'invention apparaîtront plus clairement à l'observation des figures 5 à 14. La figure 5 est une vue de la tête 32 du piston, la figure 6 une vue de dessus lorsque le piston 26 est montée dans le poussoir 30, la figure 7, une vue de dessus du poussoir 30, la figure 8 une vue en perspective du poussoir 30. Les figures 9 à 13 correspondent respectivement aux figures 4 à 8, les figures 4 à 8 visant spécifiquement l'invention alors que les figures 9 à 13 concernent un mode de réalisation ne faisant pas partie de l'invention. La figure 14 est une vue en coupe d'une partie de l'ensemble pour le mode de réalisation des figures 9 à 13. [0036] Selon l'exemple de la figure 5, la tête 32 est munie d'au moins une protubérance. Plus précisément, la tête 32 comprend un corps 34 principal de forme circulaire. Le corps 34 principal est matérialisé par la partie hachurée. Il s'agit de la partie du piston 26 en contact avec la surface 50. La tête 32 comporte également deux protubérances 36, les protubérances 36 étant par exemple diamétralement opposées. Cela permet d'obtenir 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. [0037] Selon l'exemple de la figure 7, la surface 38 d'appui présente au moins une saillie 48 interne agencée de manière radiale. La saillie 48 peut prendre la forme d'une encoche réalisée dans la surface d'appui. Plus précisément, le poussoir 30 définit un axe de révolution, deux saillies 48 étant symétriques par rapport à l'axe de révolution du poussoir 30. Cela permet également d'obtenir 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. [0038] Afin de permettre l'insertion dans la première position, il est avantageux que l'au moins une protubérance 36 et l'au moins une saillie 48 interne soient de formes correspondantes. On entend par des formes « correspondantes », des formes 2 9 79954 8 complémentaires, s'emboîtant comme des pièces de puzzles. De préférence, des formes mâle et femelle pourront être utilisées. [0039] Les figures 15 et 16 illustrent respectivement le montage du piston dans le poussoir 30. A l'étape illustrée par la figure 15, soit avant l'insertion de l'ensemble 5 piston-poussoir dans le moteur, les protubérances 36 et les saillies 48 sont alignées. Cela correspond à la première position relative de la tête 32 du piston et du poussoir 30. Dans cette position, se créée l'indexation mentionnée précédemment. Les flèches indiquent que l'insertion de la tête 32 se fait par translation du piston le long de son axe de révolution. La translation permet que les 10 deux pièces s'emboîtent. [0040] A l'étape illustrée par la figure 16, la tête 32 a été insérée par translation du piston le long de son axe de révolution. La flèche 54 illustre qu'une rotation de 90° du piston autour de son axe de révolution permet le passage dans la deuxième position relative de la tête 32 du piston et du poussoir 30. La flèche 56 met 15 également en évidence qu'une rotation du poussoir 30 autour de son axe de révolution permet d'obtenir le même effet. Dans la deuxième position, la tête 32 est alors en butée, ce qui signifie que l'extraction de la tête 32 de piston du poussoir 30 est empêchée. [0041] Ces figures 15 et 16 montrent ainsi que le montage des deux éléments 20 dans le moteur 10 est assuré de manière séquentielle : une association préalable des deux pièces pouvant être réalisée avant l'insertion de la pompe dans son logement puis un montage sur le moteur. [0042] Pour l'opération de démontage, l'ensemble poussoir 30 - piston 26 est d'abord extrait du moteur 53. Une rotation du poussoir 30 ou du piston de 90° dans 25 le sens inverse du sens de montage permet d'obtenir à nouveau la position d'alignement des protubérances 36 et des saillies 48. Une translation opposée à celle du montage permet alors de séparer à nouveau les deux éléments. [0043] Comme la solution de montage (respectivement démontage) est simple, le temps passé à réaliser l'opération est réduit et le coût associé est diminué. Une autre conséquence est de réduire l'émission de dioxyde de carbone par le véhicule. En effet, l'architecture avec la pompe 14 dans le moteur 10 peut être conservée.5 REVENDICATIONS1. Un ensemble (10) d'un moteur (12) à combustion et d'une pompe (14) caractérisé en ce 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) adapté à comprimer du fluide présent dans la chambre (20) de compression et comprenant une tête (32), - un poussoir cylindrique (30) ayant une surface (38) d'appui adaptée à coopérer avec la tête (32) du piston pour pousser le piston et au moins une surface (50) d'arrêt adaptée à permettre l'insertion de la tête (32) du piston dans le poussoir (30) jusqu'au contact de la tête (32) de piston avec la surface (38) d'appui dans une première position relative de la tête (32) du piston et du poussoir (30), et à empêcher l'extraction de la tête (32) de piston du poussoir (30) dans une deuxième position relative de la tête (32) du piston et du poussoir (30) le poussoir (30) étant guidé en translation dans un conduit (28) formé dans le moteur (12). 2. L'ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête (32) est munie d'au moins une protubérance (36). 3. L'ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (38) d'appui présente au moins une saillie (48) interne agencée de manière radiale. 4. L'ensemble selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'au moins une protubérance (36) et l'au moins une saillie (48) interne sont de formes 25 correspondantes. 5. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête (32) comprend un corps (34) principal de forme circulaire et deux protubérances (36), les protubérances (36) étant diamétralement opposées. 6. L'ensemble selon la revendication 3, dans lequel le poussoir (30) définit un axe 30 de révolution, deux saillies (48) étant symétriques par rapport à l'axe de révolution du poussoir (30). 2 9 79954 11 7. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston (26) a un axe de révolution, le passage de la première position à la deuxième position s'effectuant par rotation de 90° du piston (26) autour de son axe de révolution. 5 8. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une came (40), fixée à un arbre du moteur, adaptée à entraîner le piston (26) en translation et que le poussoir (30) est muni d'une interface (58) de transmission de mouvement, l'interface (58) étant en contact avec la came (40). 9. L'ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en 10 combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que 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. 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 15 ménagée sur un circuit d'admission de carburant du moteur (12).