Brevet FR3054859A1 — publié le 20180209

COUVRE CULASSE D'UN MOTEUR DE VEHICULE [0001] La présente invention concerne de manière générale un moteur de véhicule à injection, et plus particulièrement l'architecture du haut moteur. C'est-à-dire que l'invention concerne en particulier un couvre culasse, la culasse et le montage d'un système d'injection (injecteurs, pompe à carburant et tuyauterie(s) connectant ces éléments), dans le cas d'une injection directe pour un moteur essence. [0002] De manière classique, les injecteurs d'un tel moteur à injection sont montés et fixés sur la culasse à l'aide de brides, la pompe à carburant est également fixée sur la culasse dans le cadre d'un moteur à injection directe, et ces éléments sont ensuite connectés entre eux avec généralement une pluralité de conduites ou tuyauteries ou canalisations de carburant. Il est important de garantir que tout le système est étanche (en particulier avec un moteur essence à injection directe dans lequel les pressions d'injection sont généralement supérieures à 50 bars). Un tel test nécessite donc de tester tout le système monté sur la culasse, ce qui complique la logistique (le test ne peut se faire qu'avec la culasse). [0003] De plus, les opérations de montage d'un tel système ne peuvent se faire que sur la culasse, en même temps que les autres organes (arbres à cames, soupapes), ce qui rend toutes ces opérations complexes. [0004] Les documents JP3849662, JP2006307670 ou US7334572 décrivent de telles architectures de haut moteur. [0005] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer une architecture haut moteur d'un 25 moteur à injection, qui permette de découpler et/ou simplifier les opérations de montage et/ou les opérations de test d'étanchéité du système d'injection. 3054859 2 [0006] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un couvre culasse de moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bride de fixation d'injecteur, agencée pour recevoir un injecteur et le maintenir sur une culasse de moteur thermique lorsque le couvre culasse 5 est fixé sur la culasse. Le couvre culasse permet de maintenir les injecteurs, ce qui implique que ce n'est plus la culasse qui les maintient. On peut réaliser ainsi un module qui comprend le couvre culasse et les injecteurs, qui peut être assemblé en l'absence de la culasse, chez le fournisseur des injecteurs par exemple. Le montage est simplifié, car le module couvre culasse avec 10 tous les injecteurs peut être monté en une seule fois sur la culasse. [0007] Avantageusement, la dite au moins une bride de fixation d'injecteur comprend des moyens d'indexage en rotation agencés pour indexer en rotation ledit injecteur. La position angulaire des injecteurs est garantie. On peut prévoir que les moyens d'indexage en rotation soient une 15 rainure et un doigt, ou toute forme mâle dans une forme femelle qui empêche l'injecteur de tourner ou pivoter par rapport au couvre culasse. [0008] Avantageusement, la dite au moins une bride de fixation d'injecteur comprend des moyens de butée axiale, agencés pour former une butée axiale dudit injecteur. Les moyens de butée peuvent être une surface 20 usinée du couvre culasse qui forme un appui pour un épaulement de chaque injecteur. [0009] Avantageusement, les moyens de butée axiale forment une butée empêchant ledit injecteur de s'enfoncer dans un puits d'injecteur de la culasse. En d'autres termes, la butée procurée par le couvre culasse bloque un mouvement axial de l'injecteur vers la culasse ou vers le moteur. Si le moteur est vertical avec la culasse en haut, alors la butée axiale bloque un mouvement de l'injecteur vers le bas. [0010] Avantageusement, la dite au moins une bride de fixation d'injecteur comprend des moyens de serrage agencés pour serrer et 30 maintenir l'injecteur dans ladite au moins une bride de serrage. On peut 3054859 3 prévoir un serrage par vis, mais aussi des pattes flexibles ou des agrafes pour clipper ou clipser chaque injecteur sur le couvre culasse. [0011] Avantageusement, le couvre culasse est agencé pour former un espace clos entre la culasse et le couvre culasse, de sorte à 5 recouvrir au moins un arbre à cames. Le couvre culasse recouvre (au moins partiellement) la partie de la culasse opposée à la partie qui est en contact avec le bloc moteur. Cela forme un carter qui porte les injecteurs. [0012] Avantageusement, le couvre culasse comprend des moyens d'étanchéité, tels qu'un joint en polymère, agencés pour former une 10 étanchéité entre le couvre culasse et la culasse. [0013] Avantageusement, la dite au moins une bride de fixation d'injecteur comprend des moyens de centrage et de guidage agencés pour positionner l'injecteur. On peut prévoir que la bride de fixation forme un alésage dans lequel l'injecteur peut se monter avec ou sans jeu. 15 [0014] Avantageusement, le couvre culasse comprend des moyens de fixation de pompe de carburant, agencés pour recevoir et fixer une pompe de carburant, et la maintenir sur le moteur thermique lorsque le couvre classe est fixé sur la culasse. Le couvre culasse reçoit également la pompe de carburant, ce qui permet d'obtenir un module distinct de la culasse 20 pouvant être monté hors ligne, et testé de manière autonome. [0015] Avantageusement, le couvre culasse comprend des moyens de fixation de tuyauterie haute pression, agencés pour recevoir et maintenir sur le couvre culasse au moins une tuyauterie haute pression agencée pour connecter au moins un injecteur du moteur thermique et une 25 pompe de carburant haute pression du moteur thermique. Le couvre culasse reçoit également la tuyauterie de carburant (au moins la tuyauterie haute pression connectant la pompe avec les injecteurs, mais on peut aussi prévoir la tuyauterie basse pression qui assure le retour de carburant des injecteurs), ce qui permet d'obtenir un module distinct de la culasse pouvant être monté hors ligne, et le système complet d'injection peut être testé de manière autonome (séparément du moteur et/ou de la culasse). 3054859 4 [0016] Avantageusement, le couvre culasse forme une pièce monobloc, obtenue par exemple par un procédé de fonderie d'aluminium. [0017] Un deuxième aspect de l'invention concerne un module couvre culasse comprenant : 5 - un couvre culasse selon le premier aspect de l'invention, et au moins un injecteur, ou - un couvre culasse selon le premier aspect de l'invention, et au moins un injecteur et une pompe de carburant, ou - un couvre culasse selon le premier aspect de l'invention, et au moins un 10 injecteur, et une pompe de carburant, et au moins une tuyauterie haute pression connectant ledit au moins un injecteur avec la pompe de carburant. Un tel module couvre culasse peut être assemblé et/ou testé hors ligne de montage culasse ou moteur, ce qui simplifie la logistique, avec une plus grande flexibilité des approvisionnements. 15 [0018] Avantageusement, le couvre culasse comprend une pluralité de brides de fixation d'injecteurs, et le module couvre culasse comprend un injecteur reçu dans chacune des brides de fixation d'injecteur. [0019] Un troisième aspect de l'invention concerne une culasse comprenant un module couvre culasse selon le deuxième aspect de 20 l'invention. [0020] En d'autres termes, l'invention concerne une culasse de moteur thermique comprenant : - au moins un injecteur, - un couvre culasse de moteur thermique, 25 caractérisée en ce que le couvre culasse comprend au moins une bride de fixation d'injecteur, agencée pour recevoir ledit au moins un injecteur et le maintenir sur la culasse de moteur thermique lorsque le couvre culasse est fixé sur la culasse. [0021] Un quatrième aspect de l'invention concerne un moteur 30 thermique comprenant une culasse selon le troisième aspect de l'invention. 3054859 5 [0022] Un cinquième aspect de l'invention concerne un véhicule automobile comprenant une culasse selon le troisième aspect de l'invention et/ou un moteur thermique selon le quatrième aspect de l'invention. [0023] Avantageusement, ledit au moins un injecteur est un 5 injecteur à essence agencé pour injecter du carburant directement dans une chambre de combustion du moteur, et/ou la pompe à carburant est une pompe à injection haute pression (au moins 50 bars) d'essence, et/ou le moteur thermique est un moteur essence à injection directe. [0024] Un sixième aspect de l'invention concerne un procédé de 10 montage d'un système d'injection essence, comprenant les étapes consistant à: - monter au moins un injecteur, et une pompe de carburant, et au moins une tuyauterie haute pression sur un couvre culasse selon le premier aspect de l'invention, pour former un module couvre culasse, 15 - connecter ensemble ledit au moins un injecteur, et la pompe de carburant, et ladite au moins une tuyauterie haute pression pour former un circuit fermé d'injection, - tester l'étanchéité du circuit fermé d'injection, - monter le module couvre culasse sur une culasse de moteur thermique, si 20 le test d'étanchéité de l'étape précédente est passé avec succès. [0025] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : 25 - la figure 1 représente une vue en coupe d'une culasse équipée d'un couvre culasse selon l'invention ; - la figure 2a représente une bride de fixation d'injecteur du couvre culasse de la figure 1 ; - la figure 2b représente la bride de fixation d'injecteur de la figure 30 2a, recevant un injecteur. 3054859 6 [0026] La figure 1 représente une vue en coupe d'une culasse 50, prévue pour coiffer un boc d'un moteur thermique (non représenté). De manière classique, la culasse 50 comprend des arbres à cames, des soupapes, des conduits d'admission, d'échappement et de refroidissement. 5 La culasse 50 est également équipée dans le plan de coupe d'un injecteur 20, qui présente une tête d'injecteur qui est en regard d'une chambre de combustion (où les têtes de soupapes obturent les conduits d'échappement et d'admission), pour y délivrer directement du carburant. Le moteur thermique est donc un moteur à injection directe, et plus particulièrement un 10 moteur essence à injection directe. Le moteur en question comprend une pluralité d'injecteurs, et plus particulièrement trois ou quatre injecteurs. Cependant, on peut prévoir cinq, six, huit, dix ou encore douze injecteurs fixés sur le couvre culasse 10. Bien entendu, on peut équiper avec deux couvre culasse un moteur en V. 15 [0027] La culasse 50 est coiffée par un couvre culasse 10. Ce dernier est fixé sur la culasse par des vis non représentées, et comprend dans le plan de coupe une bride de fixation d'injecteur 11, ainsi que des moyens de fixation de pompe de carburant 12. La bride de fixation d'injecteur 11 est agencée pour recevoir et fixer l'injecteur 20, tandis que les moyens de 20 fixation de pompe de carburant 12 sont quant à eux agencés pour fixer une pompe de carburant 30, ici une pompe de carburant 30 essence, à haute pression. En effet, les injecteurs des moteurs essence à injection directe sont alimentés avec une pression d'essence comprise entre 50 bars et 200 bars. [0028] Le couvre culasse 10 comprend aussi une rampe 25 commune 40 qui forme une tuyauterie haute pression qui connecte la pompe de carburant 30 avec les injecteurs 20. La rampe commune 40 coiffe les orifices d'alimentation des injecteurs 20, mais elle peut également être fixée sur le couvre culasse 10, par des pattes de fixation par exemple (non visibles). 3054859 - 7 - [0029] On voit donc que le couvre culasse 10 recevant directement tous les éléments du système d'injection (injecteurs 20, pompe de carburant 30, rampe commune 40) forme un module couvre culasse, ce qui permet de pouvoir l'assembler hors de la ligne de montage de la culasse 5 et du moteur thermique. En conséquence, ce module couvre culasse peut être monté chez le fournisseur d'injecteurs par exemple. [0030] Il est également plus simple de tester l'étanchéité du système d'injection. En effet, une fois monté, le module couvre culasse peut subir un test d'étanchéité du système d'injection. Ce test est plus simple, car 10 le module couvre culasse est plus léger et moins encombrant que toute la culasse par exemple. De plus, s'il y a un problème d'étanchéité, le processus de montage des culasses et/ou du moteur complet n'est pas affecté, car le défaut est détecté avant le montage final sur culasse ou moteur. [0031] La figure 2a représente la bride de fixation d'injecteur 11 15 de la figure 1. La bride de fixation d'injecteur comprend un alésage 11a qui forme des moyens de guidage et de localisation de l'injecteur 20, pour le positionner en regard du puits d'injecteur de la culasse 50. Il est également prévu une rainure 11b qui forme des moyens d'indexage en rotation de l'injecteur 20, pour garantir sa position angulaire (et la position / orientation 20 de son connecteur électrique par exemple). Enfin, une face 11c (usinée par exemple) forme une butée axiale pour l'injecteur 20, afin de garantir sa position axiale dans le puits d'injecteur de la culasse 50. [0032] La figure 2b représente l'injecteur 20 reçu dans la bride de fixation 11, parfaitement positionné par cette dernière. 25 [0033] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Couvre culasse (10) de moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bride de fixation d'injecteur (11), agencée pour recevoir un injecteur (20) et le maintenir sur une culasse (50) de moteur 5 thermique lorsque le couvre culasse (10) est fixé sur la culasse (50). 2. Couvre culasse (10) selon la revendication précédente, dans lequel la dite au moins une bride de fixation d'injecteur (11) comprend des moyens d'indexage en rotation agencés pour indexer en rotation ledit injecteur (20). 10 3. Couvre culasse (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la dite au moins une bride de fixation d'injecteur (11) comprend des moyens de butée axiale, agencés pour former une butée axiale dudit injecteur (20). 4. Couvre culasse (10) selon l'une des revendications 15 précédentes, dans lequel la dite au moins une bride de fixation d'injecteur (11) comprend des moyens de serrage agencés pour serrer et maintenir l'injecteur (20) dans ladite au moins une bride de serrage. 5. Couvre culasse (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la dite au moins une bride de fixation d'injecteur 20 (11) comprend des moyens de centrage et de guidage agencés pour positionner l'injecteur (20). 6. Couvre culasse (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de fixation de pompe de carburant (12), agencés pour recevoir et fixer une pompe de carburant (30), et la 25 maintenir sur le moteur thermique lorsque le couvre classe est fixé sur la culasse (50). 3054859 7. Couvre culasse (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de fixation de tuyauterie haute pression, agencés pour recevoir et maintenir sur le couvre culasse (10) au moins une tuyauterie haute pression agencée pour connecter au moins un injecteur (20) du moteur thermique et une pompe de carburant (30) haute pression du moteur thermique. 8. Module couvre culasse (10) comprenant : - un couvre culasse (10) selon l'une des revendications précédentes, et au moins un injecteur (20). 10 9. Culasse (50) comprenant un module couvre culasse (10) selon la revendication précédente. 10. Moteur de véhicule automobile comprenant une culasse (50) selon la revendication précédente.