Brevet FR3158984A1 — publié le 20250808

Une pompe à carburant comporte une chambre de compression (5) dans laquelle le carburant est mis sous pression, un ensemble d’entrée (13) pour alimenter la chambre de compression (5) en carburant, un ensemble de sortie (9) pour fournir le carburant sous pression issu de la chambre de compression (5), dans laquelle l’ensemble d’entrée (13) comporte une valve anti-retour (17) pour autoriser le passage du carburant depuis une entrée vers la chambre de compression (5) et bloquer le passage du carburant en sens inverse. La pompe comporte en outre un logement de sortie (6) pour recevoir l’ensemble de sortie (9) et débouchant dans la chambre de compression (5), le logement de sortie (6) étant en communication fluidique par un orifice (8) avec l’ensemble d’entrée (13) et comportant un épaulement (18) autour de l’orifice (8) et contre lequel la valve anti-retour (17) est montée en appui. Procédé de montage d’une pompe à carburant Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Pompe à carburant et son procédé de montage La présente invention concerne de manière générale l'injection de carburant dans les moteurs à combustion interne et plus particulièrement une pompe à carburant. Elle concerne également un procédé de montage d’une telle pompe. Les systèmes de carburant dans les moteurs à combustion interne modernes alimentés en essence, en particulier ceux pour le marché automobile, utilisent l’injection directe d’essence dans laquelle des injecteurs de carburant sont utilisés pour injecter le carburant directement dans les chambres de combustion du moteur. Dans de tels systèmes à injection directe, le carburant en provenance du réservoir est fourni par une pompe à carburant à basse pression intégrée au réservoir. Cette pompe basse pression est en général électrique et alimente une pompe haute pression qui comprend typiquement un piston de pompe mobile dans un corps de pompe. Le piston de pompe est actionné par un arbre à cames du moteur à combustion interne de manière à relever la pression du carburant dans une chambre de pompage du corps de pompe. Le carburant sous haute pression est ensuite distribué aux injecteurs qui commandent l’injection du carburant directement dans la chambre de combustion du moteur. Une telle pompe comporte une valve anti-retour entre le circuit basse pression et la chambre de pompage. La valve anti-retour permet de laisser entrer le carburant dans la chambre de pompage et de le retenir lorsque le piston remonte et comprime le carburant. Le document WO 2023/105024 A1 montre une telle pompe. Les figures 1 et 2 reproduisent une pompe similaire. Un piston 101 est monté coulissant dans un corps de pompe 102 dans lequel une chambre de compression 103 est prévue. L’arrivée de carburant dans la chambre de compression 103 est réalisée par un ensemble d’entrée qui se loge dans un logement d’entrée 104 de forme sensiblement cylindrique et d’axe perpendiculaire à l’axe du piston 101. Une valve anti-retour 105 est montée serrée dans le logement d’entrée 104 et est de plus retenue par une bague 106, laquelle est soudée par une soudure 106’ avec le corps de pompe 102 au débouché du logement d’entrée 104. La valve anti-retour 105 comporte un élément de siège 107 doté de trous traversants 108 qui coopère avec un obturateur 109 flexible situé sur un premier côté 110 de l’élément de siège 107. On y constate en outre que la valve anti-retour 105 est actionnée au moyen d’un ensemble aiguille 111 depuis un second côté 112 de l'élément de siège 107, opposé au premier côté 110, à travers un passage central 113 à l'intérieur de celui-ci. L’ensemble aiguille 111 comprend une armature 114 solidaire de l’ensemble aiguille 111, qui est attirée par le champ magnétique généré par un ensemble bobine 115 avec une pièce polaire 116, lorsqu’il est alimenté. L’ensemble aiguille 111 est rappelé par un ressort 117 vers l'élément de siège 107 et actionne l’obturateur 109, grâce à quoi la valve anti-retour est ouverte par défaut, permettant au carburant d’entrer dans la chambre de compression 103. La mise sous tension de l'ensemble bobine 115 rétracte l'ensemble aiguille 111, généralement pendant une phase de compression, permettant à l’obturateur 109 de venir en position fermée et d’obturer les trous 108 dans l’élément de siège 105. Le carburant est alors mis sous pression par le piston 101 et se dirige vers la sortie 118. Ce design de pompe a été utilisé avec succès sur des moteurs essence, opérant à des pressions jusqu’à 350 bars. Toutefois, il est aujourd’hui désirable d’augmenter encore le niveau de pression, par exemple à 500 bars et au-delà. Cette pression sollicite la valve anti-retour 105 et les forces sont reprises par l’emmanchement serré ainsi que par la soudure 106’ de la bague 106 sur la pièce 102. De plus la bague 106 est en appui sur la pièce 107 côté face 112 du logement d’entrée 104 de telle sorte que la valve anti-retour 105 est en butée axiale seulement du côté gauche en appui sur la bague 106. Il est ainsi possible que la valve anti-retour 105 se mette à bouger dans le logement d’entrée 104 (vers la droite). C’est donc un objectif de l’invention de proposer une pompe à carburant qui soit très fiable toute en étant simple à monter. Avec cet objectif en vue, l’invention a pour objet une pompe à carburant comportant une chambre de compression dans laquelle le carburant est mis sous pression, un ensemble d’entrée pour alimenter la chambre de compression en carburant, un ensemble de sortie pour fournir le carburant sous pression issu de la chambre de compression, dans laquelle l’ensemble d’entrée comporte une valve anti-retour pour autoriser le passage du carburant depuis une entrée vers la chambre de compression et bloquer le passage du carburant en sens inverse, la pompe étant caractérisée en ce qu’elle comporte un logement de sortie pour recevoir l’ensemble de sortie et débouchant dans la chambre de compression, le logement de sortie étant en communication fluidique par un orifice avec l’ensemble d’entrée et comportant un épaulement autour de l’orifice et contre lequel la valve anti-retour est montée en appui. En plaçant la valve anti-retour dans le sens tel que défini précédemment, la valve est montée sur le corps en étant arrêtée au plus près, sans pièce intermédiaire et sans passer par une soudure. La fiabilité en est améliorée et le montage est simplifié en ce qu’il supprime la pièce intermédiaire (106 dans la pompe de la FIG. 1 ) et une soudure de cette pièce. La création du logement de sortie ne crée pas de contraintes supplémentaires, mais demande simplement une réorganisation des organes de la pompe. La présente pompe est avantageusement utilisée pour comprimer du carburant, en particulier l’essence, vers un rail auquel sont connectés des injecteurs de carburant. Selon une disposition constructive, la valve anti-retour comporte un élément de siège doté de trous traversants qui coopère avec un obturateur flexible situé sur un premier côté de l’élément de siège placé à l’opposé de l’épaulement. L’élément de siège constitue le corps de la valve anti-retour, les trous traversants permettant le passage du carburant depuis l’entrée vers la chambre de compression. L’obturateur flexible permet de fermer automatiquement les trous traversants pour s’opposer au retour du carburant depuis la chambre de compression vers l’entrée. Les efforts dus à la pression du carburant sont repris directement au plus près par l’obturateur, l’élément de siège et l’épaulement. Une telle disposition permet d’atteindre des pressions supérieures à 500 bars. Selon une autre disposition constructive, la valve anti-retour comporte une cage qui surmonte l’obturateur et qui est fixée sur le premier côté de l’élément de siège, la cage limitant la flexion de l’obturateur dans la direction de l’ouverture. Il est aussi possible d’utiliser un obturateur flexible avec une grande flexibilité de telle sorte que l’ouverture se produit facilement sans opposer de grande résistance. Malgré cette grande flexibilité, la cage permet de limiter la course de l’obturateur et d’éviter sa trop grande déformation. La cage est par exemple fixée à l’élément de siège par soudure. Selon un perfectionnement, l’ensemble d’entrée comporte un actionneur comportant une aiguille mobile entre une position de repos pour commander l’ouverture de l’obturateur et une position de rétractation pour autoriser la fermeture de l’obturateur, l’aiguille traversant un passage central de l’élément de siège pour agir sur l’obturateur. On dispose ainsi d’un moyen qui permet de maintenir l’ouverture du passage entre la chambre de compression et l’entrée de telle sorte que, quand l’aiguille agit sur l’obturateur, ce passage est maintenu ouvert et évite la montée en pression du carburant. Selon une disposition constructive, la valve anti-retour est en montage serré dans le logement de sortie. Il n’est ainsi pas nécessaire de prévoir de moyens de fixation particuliers pour la valve anti-retour, le serrage dans son logement étant suffisant pour bloquer la valve anti-retour en position. Ce serrage n’a pas besoin d’être très fort puisque l’essentiel des efforts provient de la pression de carburant et est repris par l’épaulement. Ce montage par emmanchement serré contribue également à l’étanchéité périphérique de la valve anti-retour. L’invention a aussi pour objet un procédé de montage d’une pompe à carburant telle que définie précédemment, selon lequel on fournit un corps de pompe comportant un logement d’entrée, un logement de sortie et une chambre de compression, le logement de sortie étant en communication fluidique avec la chambre de compression et le logement d’entrée par l’intermédiaire d’un orifice, le logement de sortie comportant un épaulement autour de l’orifice, on introduit une valve anti-retour dans le logement de sortie et on pousse la valve anti-retour en butée contre l’épaulement. Selon une disposition particulière, on utilise un poussoir comportant des plots venant en contact sur des zones à nu de l’élément de siège pour pousser la valve anti-retour contre l’épaulement. On peut exercer ainsi de fortes pressions sur l’élément de siège alors que les accessoires tels que la cage ou l’obturateur sont préservés en étant disposé entre les plots. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la FIG. 1 est une vue en coupe d’une pompe selon l’art antérieur ; - la FIG. 2 est une vue du détail II de la FIG. 1 ; - la FIG. 3 est une vue en coupe d’une pompe selon un mode de réalisation de l’invention ; - la FIG. 4 est une vue du détail IV de la FIG. 3 ; - la FIG. 5 est une vue en coupe du corps de pompe représentée sans organe ; - la FIG. 6 est une vue en coupe du corps de pompe représenté avec la valve anti-retour en approche ; - la FIG. 7 est une vue en coupe du corps de pompe représenté avec la valve anti-retour dans sa position avant une insertion en force ; - la FIG. 8 est une vue en perspective d’un poussoir utilisé pour l’insertion de la valve anti-retour ; - la FIG. 9 est une vue en coupe du corps de pompe représenté avec la valve anti-retour dans sa position définitive et avec le poussoir ; - la FIG. 10 est une vue en coupe du corps de pompe avec la valve anti-retour en place ; - la FIG. 11 est une vue en perspective d’une valve anti-retour faisant partie de la pompe de la FIG. 3 . Description détaillée Une pompe à carburant conforme à un mode de réalisation de l’invention est représentée sur les figures 3 à 8, 9 et 10. La pompe comporte un corps de pompe 1. Un piston 2 est monté coulissant dans le corps de pompe 1 et comporte une première extrémité 3 qui est destinée à être actionnée par la came d’un arbre à cames, non représentée. Les détails de la réalisation et du fonctionnement du piston 2 ne sont pas donnés ici, car ils correspondent en tout point à l’art antérieur. Une deuxième extrémité 4 du piston 2 à l’opposé de la première extrémité 3 débouche dans une chambre de compression 5. Perpendiculairement à l’axe du piston 2 sont réalisés respectivement un logement de sortie 6 et un logement d’entrée 7 reliés entre eux par un orifice 8. Concrètement, la chambre de compression 5 est une partie du logement de sortie 6. L’orifice 8 termine donc le logement d’entrée 7 du côté de la chambre de compression 5 et du logement de sortie 6. Le logement de sortie 6 reçoit un ensemble de sortie 9 comprenant un module d’anti-retour 10 (formant la valve de sortie) puis un mamelon de sortie 11 par vissage dans le corps de pompe 1. Le logement d’entrée 7 reçoit un actionneur 12 faisant partie d’un ensemble d’entrée 13 et comportant une aiguille 14, mobile, faisant saillie en direction du logement de sortie 6. L’actionneur 12 comprend typiquement une armature mobile 12.1 à laquelle est fixée l’aiguille 14. L’armature 12.1 est attirée par le champ magnétique généré par un ensemble bobine 12.2 avec une pièce polaire 12.3, lorsqu’il est alimenté, déplaçant ainsi l’aiguille vers la gauche dans le plan de la FIG. 3 . L’arrivée de carburant est réalisée par l’intermédiaire d’une chambre d’alimentation 15, à laquelle le carburant est fourni, en communication avec le logement d’entrée 7 par un canal d’alimentation 16. L’ensemble de sortie 9 fournit le carburant sous pression issu de la chambre de compression 5 à des injecteurs par l’intermédiaire de canalisations, non représentées, raccordées au mamelon de sortie 11. Par exemple, le module anti retour 10 comprend à cet effet un obturateur sphérique maintenu en pression sur un siège via un ressort. La bille se lève du siège et permet le passage du carburant liquide vers le mamelon 11 lorsque la pression de carburant dans la chambre excède la force du ressort. L’ensemble d’entrée 13 comporte en outre une valve anti-retour 17 pour autoriser le passage du carburant depuis le logement d’entrée 7 vers la chambre de compression 5 et bloquer le passage du carburant en sens inverse. Le logement de sortie 6 comporte un épaulement 18 autour de l’orifice 8 et contre lequel la valve anti-retour 17 est montée en appui. La valve anti-retour 17 comporte un élément de siège 19 doté de trous 20 traversants qui coopère avec un obturateur 21 flexible situé sur un premier côté 191 de l’élément de siège 19 placé à l’opposé de l’épaulement 18. La valve anti-retour 17 comporte en outre une cage 22 qui surmonte l’obturateur 21 et qui est fixée sur le premier côté 191 de l’élément de siège 19 (par ex. par soudure), la cage 22 limitant la flexion de l’obturateur 21 dans la direction de l’ouverture, c’est-à-dire à l’opposé de l’élément de siège 19. La valve anti-retour 17 est en montage serré dans le logement de sortie 6. Pour cela, comme on peut le voir sur la FIG. 5 , le logement de sortie 6 comporte une zone de serrage 23 à proximité immédiate de l’épaulement 18. Cette zone de serrage 23 est en pratique un diamètre du logement de sortie 6 plus étroit que la partie en amont. Le montage emmanché serré de l’élément de siège 19 assure également une étanchéité périphérique métal/métal. L’aiguille 14 de l’actionneur 12 est mobile entre une position de repos pour commander l’ouverture de l’obturateur 21 et une position de rétractation pour autoriser la fermeture de l’obturateur 21. En position de fermeture, l’obturateur repose sur l’élément de siège et recouvre les trous 20 qui sont donc obturés. Pour cela, l’aiguille 14 traverse un passage central 24 de l’élément de siège 19 pour agir sur l’obturateur 21. L’aiguille 14 est rappelée par un ressort 27 vers l'élément de siège 19 et actionne l’obturateur 21, grâce à quoi la valve anti-retour est ouverte par défaut. Pour le montage de la pompe à carburant, on introduit la valve anti-retour 17 dans le logement de sortie 6 comme montré sur la FIG. 6 et on pousse la valve anti-retour 17 jusqu’à la zone de serrage 23 comme montré sur la FIG. 7 . On introduit alors un poussoir P tel que représenté sur la FIG. 8 en mettant en contact des plots P1 du poussoir P avec les zones libres 25 de l’élément de siège 19 de la valve anti-retour 17. À l’aide d’une presse, on appuie sur le poussoir P et on amène la valve anti-retour 17 en butée contre l’épaulement 18, comme le montre la FIG. 9 . Le poussoir P est alors retiré, comme le montre la FIG. 10 , puis les autres organes de la pompe sont mis en place avec notamment le module d’anti-retour 10 puis le mamelon de sortie 11 dans le logement de sortie 6, et l’actionneur 12 dans le logement d’entrée 7. En fonctionnement, le carburant est fourni à la chambre d’alimentation 15, puis celui-ci passe par le canal d’alimentation 16 jusque dans le logement d’entrée 7. Dans une phase d’admission le piston 2 coulisse dans le corps de pompe 1 dans une direction dans laquelle il tend à sortir du corps 1. Ceci réalise une aspiration du carburant qui passe alors par les trous 20 traversants de la valve anti-retour 17, qui tend à soulever l’obturateur 21 (ouvert par défaut) et qui débouche dans la chambre de compression 5. Lors d’une phase de compression, le piston 2 suit un mouvement opposé et tend à comprimer le carburant dans la chambre de compression 5. Si l’actionneur 12 est actionné, l’aiguille 14 est rétractée et l’obturateur est en contact avec les trous 20 traversants, de telle sorte que le carburant est empêché de revenir vers le logement d’entrée 7. Le carburant est alors forcé vers le module anti-retour 10 et le mamelon de sortie 11. Si l’actionneur 12 n’est pas actionné, l’aiguille 14 est saillante et bloque l’obturateur 21 en position ouverte. Le carburant est alors refoulé vers le logement d’entrée 7 en passant par les trous 20 traversants. Lorsque le carburant est comprimé dans la chambre de compression 5, il exerce une force importante contre l’obturateur 21. L’obturateur 21 est plaqué contre l’élément de siège 19 qui résiste très bien. L’élément de siège 19 est quant à lui plaqué contre l’épaulement 18, ce qui permet de reprendre ces efforts au plus près. Pompe à carburant comportant une chambre de compression (5) dans laquelle le carburant est mis sous pression, un ensemble d’entrée (13) pour alimenter la chambre de compression (5) en carburant, un ensemble de sortie (9) pour fournir le carburant sous pression issu de la chambre de compression (5), dans laquelle l’ensemble d’entrée (13) comporte une valve anti-retour (17) pour autoriser le passage du carburant depuis une entrée vers la chambre de compression (5) et bloquer le passage du carburant en sens inverse, la pompe étant caractérisée en ce qu’elle comporte un logement de sortie (6) pour recevoir l’ensemble de sortie (9) et débouchant dans la chambre de compression (5), le logement de sortie (6) étant en communication fluidique par un orifice (8) avec l’ensemble d’entrée (13) et comportant un épaulement (18) autour de l’orifice (8) et contre lequel la valve anti-retour (17) est montée en appui. Pompe à carburant la revendication 1, dans laquelle la valve anti-retour (17) comporte un élément de siège (19) doté de trous (20) traversants qui coopère avec un obturateur (21) flexible situé sur un premier côté (191) de l’élément de siège (19) placé à l’opposé de l’épaulement (18). Pompe à carburant la revendication 2, dans laquelle la valve anti-retour (17) comporte une cage (22) qui surmonte l’obturateur (21) et qui est fixée sur le premier côté (191) de l’élément de siège (19), la cage (22) limitant la flexion de l’obturateur (21) dans la direction de l’ouverture. Pompe à carburant selon l’une des revendications 2 ou 3, dans laquelle l’ensemble d’entrée (13) comporte un actionneur (12) comportant une aiguille (14) mobile entre une position de repos pour commander l’ouverture de l’obturateur (21) et une position de rétractation pour autoriser la fermeture de l’obturateur (21), l’aiguille (14) traversant un passage central de l’élément de siège (19) pour agir sur l’obturateur (21). Pompe à carburant selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la valve anti-retour (17) est en montage serré dans le logement de sortie (6). Procédé de montage d’une pompe à carburant selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on fournit un corps de pompe (1) comportant un logement d’entrée (7), un logement de sortie (6) et une chambre de compression (5), le logement de sortie (6) étant en communication fluidique avec la chambre de compression (5) et le logement d’entrée (7) par l’intermédiaire d’un orifice (8), le logement de sortie (6) comportant un épaulement (18) autour de l’orifice (8) ; on introduit une valve anti-retour (17) dans le logement de sortie (6) ; et on pousse la valve anti-retour (17) en butée contre l’épaulement (18). Procédé de montage selon la revendication 6, pour une pompe selon la revendication 2, selon lequel on utilise un poussoir (P) comportant des plots (P1) venant en contact sur des zones à nu (25) de l’élément de siège (19) pour pousser la valve anti-retour (17) contre l’épaulement (18).