Pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne

Domaine technique

L’invention concerne une pompe à carburant pour l’injection directe de carburant pour les moteurs à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement une valve dans une telle pompe.

Technique antérieure

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 commande l’injection du carburant directement dans la chambre de combustion du moteur.

Il est également prévu un ensemble de valve d’admission disposé entre une arrivée de carburant depuis la pompe basse pression et la chambre de pompage. L’ensemble de valve d’admission comprend en particulier un actionneur à solénoïde qui permet de commander l’ouverture ou la fermeture de l’arrivée de carburant.

Le document EP 3 715 619 montre une telle pompe à haute pression équipée d’un actionneur à solénoïde. L’ actionneur à solénoïde comprend un corps tubulaire dans lequel un tiroir est monté mobile selon une direction d’ actionneur, une pièce polaire logée de manière fixe dans le corps tubulaire, une bobine centrée sur le corps tubulaire à l’extérieur de celui-ci pour créer un champ magnétique dans la pièce polaire et attirer le tiroir à l’encontre d’un ressort, et une bague de bobine placée également autour du corps tubulaire pour orienter le champ magnétique vers la pièce polaire. L’actionneur est logé dans un manchon de forme sensiblement tubulaire et fixée par soudure sur un corps de la pompe.

La bobine et la bague de bobine sont intégrées à un support de bobine en matière synthétique et intégrant un connecteur électrique pour alimenter la bobine. Cet ensemble est monté par insertion à force dans le manchon, la fixation étant assurée par le serrage entre la bague et le manchon. La position axiale est déterminée par un épaulement du manchon contre lequel le support vient en butée lors de l’insertion à force. Le manchon comporte une échancrure pour le passage du connecteur.

On constate que ce montage présente des défauts vis-à-vis de la tenue à la corrosion. En effet, de l’eau peut s’insérer par un passage entre la bague et le manchon et risque de dégrader notamment le corps tubulaire, obligeant à prévoir pour celui-ci une protection contre la corrosion. L’insertion d’eau peut se faire également par la jonction entre le manchon et le corps de la pompe lorsque la soudure n’est pas réalisée pour être étanche.

Exposé de l’invention

L’invention a pour objectif de remédier aux problèmes de l’art antérieur, et notamment de contenir les risques de corrosion, tout en améliorant la facilité de montage.

Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet pompe à carburant selon la revendication 1.

La pompe à carburant comporte un corps de pompe et une valve, laquelle comporte un manchon de forme sensiblement tubulaire, fixé sur le corps de pompe, et s’étendant selon un axe d’actionnement de manière à définir un logement de bobine, un corps tubulaire de même axe que le manchon se logeant partiellement dans un alésage du corps de pompe, une bobine électromagnétique de forme annulaire logée dans le manchon et centrée sur ledit axe d’actionnement autour du corps tubulaire, un support de bobine portant la bobine et inséré à une première extrémité du manchon, caractérisée en ce la valve comporte des premiers moyens d’étanchéité comportant un premier joint d’étanchéité annulaire entre le support de bobine et le manchon en appui d’une part sur un siège de manchon porté par le manchon au niveau de la première extrémité et d’autre part sur un siège de support porté par le support de bobine.

En prévoyant les premiers moyens d’étanchéité, on prévient la pénétration d’eau entre la première extrémité du manchon et le support de bobine. On prévient ainsi l’exposition du corps tubulaire aux risques de corrosion. Comme le joint et les sièges sont de forme annulaire, l’orientation du support de bobine par rapport au manchon est indifférent. Le montage est donc simplifié car il ne nécessite pas une orientation précise du support de bobine par rapport au manchon qui ne comporte plus d’échancrure.

Selon un mode de réalisation, le siège de support est porté par une jupe intégrée au support de bobine, de forme annulaire et recouvrant la première extrémité du manchon, le siège de manchon étant porté sur un diamètre extérieur du manchon. Le contact du joint sur la jupe est donc radial. La compression du joint sur les sièges n’induit aucune force résultante sur le placement du support de bobine, mais uniquement des forces internes, celles tendant à l’expansion de la jupe et celles tendant à la compression du manchon. De plus, le siège du manchon est éloigné du passage de la bague lors de son insertion en force dans le manchon. On évite ainsi le risque de dégrader le siège lors de cette opération d’insertion de la bague.

Selon un autre mode de réalisation, le siège de manchon est en bout du manchon et le siège de support est porté par un épaulement du support de bobine. Les sièges sont donc en regard l’un de l’autre et pincent le joint dans une direction axiale. La réalisation de ces sièges est simple. Les forces de compression du joint sont fournies lors de l’insertion de la bague en force dans le manchon.

Selon un perfectionnement, la valve comporte une butée axiale pour limiter la course du support de bobine dans la direction d’actionnement. Ainsi, lors de l’insertion en force du support, la butée détermine la position à laquelle l’insertion est arrêtée. La compression du joint est déterminée par la géométrie des pièces, et notamment par les positions axiales des sièges relativement à la butée.

Selon un perfectionnement, le siège de manchon est dans une feuillure intérieure à la première extrémité du manchon. Ainsi, la feuillure laisse subsister une collerette à la première extrémité du manchon, laquelle entoure le joint et le protège contre des agressions physiques.

Selon un perfectionnement, le support de bobine comporte une retombée chapeautant la première extrémité du manchon. On réalise ainsi une chicane entre la retombée et la première extrémité du manchon qui met le premier joint à l’abri, notamment à l’encontre d’agressions physiques.

Selon une disposition constructive, le premier joint est torique. Ce type de joint est largement disponible et permet de réaliser une excellente étanchéité en utilisation statique comme ici.

Selon une disposition constructive, le support de bobine présente une face d’appui à l’opposé de la bobine et sensiblement perpendiculaire à l’axe d’actionnement.

Selon des variantes, la pompe est caractérisée en ce qu’elle comporte des deuxièmes moyens d’étanchéité comportant un deuxième joint logé dans une gorge autour du corps tubulaire et en appui à la fois contre le corps de pompe à un débouché de l’alésage et contre le manchon. On prévient ainsi un deuxième passage potentiel d’eau vers le corps tubulaire à la jonction du manchon sur le corps de la pompe. Le deuxième joint fait la jonction entre le manchon et le corps de la pompe et réalise une barrière.

Selon une disposition constructive, le deuxième joint a une section quadrilobe. On multiplie ainsi les lignes de contact entre le joint et les pièces, ce qui multiplie les barrières contre le passage d’eau.

Selon une disposition constructive, la gorge est pratiquée à une deuxième extrémité du manchon opposée à la première extrémité. Selon un perfectionnement, le manchon est fixé sur le corps de pompe par soudure. L’ajout du joint ne remet pas en cause la technique d’assemblage entre le corps de pompe et le manchon.

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 figure 1 est une vue partielle en coupe d’une pompe conforme à un premier mode de réalisation de l’invention ;

• la figure 2 est une vue en perspective d’un support de bobine pour la pompe selon le premier mode de réalisation ;

• la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 d’une pompe selon un deuxième mode de réalisation ;

• la figure 4 est une vue similaire à la figure 1 d’une pompe selon un troisième mode de réalisation.

Description détaillée

Une pompe à carburant selon un premier mode de réalisation de l’invention est représentée partiellement sur les figures 1 et 2. La pompe comporte une valve 1 fixée sur un corps de pompe 2. La partie active de la valve n’a pas été représentée et est destinée à être insérée dans un corps tubulaire 10 représenté partiellement. Le corps tubulaire 10 s’étend selon un axe d’actionnement A dans un alésage 20 du corps de pompe 2 et fait saillie du corps de pompe 2. Il comporte une extrémité fermée 101 à l’extérieur du corps de pompe 2.

La valve 1 comporte un manchon 11 de forme sensiblement tubulaire et s’étendant selon l’axe d’actionnement A de manière à définir un logement de bobine. Le manchon 11 comporte un anneau 110 intérieur dont le diamètre intérieur est ajusté au diamètre extérieur de la partie en saillie du corps tubulaire 10.

La valve 1 comporte en outre une bobine 12 électromagnétique de forme annulaire logée dans le manchon 11 et centrée sur l’axe d’actionnement A autour du corps tubulaire 10, et un support de bobine 13 portant la bobine 12 et inséré à une première extrémité 111 du manchon 11 en butée contre l’anneau 110. Le support de bobine 13 est représenté seul sur la figure 2. Le support de bobine 13 comporte une bague 14 métallique accolée à la bobine 12 et servant à canaliser le flux magnétique généré par la bobine 12. La bague 14 est en outre prévue pour être emmanchée à force à l’intérieur du manchon 11 dans le logement de bobine et maintenir ainsi le support de bobine 13 en place. Le manchon comporte un chanfrein 112 d’entrée dans le logement de bobine au niveau de la première extrémité 111. Le support de bobine 13 comporte en outre un connecteur 130 électrique avec au moins deux fiches 131 reliées électriquement à la bobine 12 par des conducteurs, non représentés. Le support de bobine 13 est réalisé par un moulage d’une matière thermoplastique dans un moule avec la bague 14, les fiches 131, les conducteurs et la bobine 12 en place. Ceux-ci sont alors au moins partiellement noyés dans la matière thermoplastique durcie après refroidissement dans le moule.

Le support de bobine 13 présente une face d’appui 132 à l’opposé de la bobine 12 et sensiblement perpendiculaire à l’axe d’actionnement A. La face d’appui 132 présente, dans ce mode de réalisation, des nervures radiales 133 permettant de limiter la quantité de matière pour réaliser la face d’appui 132.

Le manchon 11 est fixé sur le corps de pompe 2 par une soudure S continue ou intermittente à la périphérie extérieure de la deuxième extrémité du manchon 11.

La valve 1 comporte des premiers moyens d’étanchéité 3 comportant un premier joint 31 d’étanchéité torique, donc annulaire, entre le support de bobine 13 et le manchon 11 en appui d’une part sur un siège de manchon 32 porté par le manchon 11 au niveau de la première extrémité 111 et d’autre part sur un siège de support 33 porté par le support de bobine 13. Le siège de support 33 est porté par une jupe 134 intégrée au support de bobine 13, de forme annulaire et recouvrant la première extrémité 111 du manchon 11. Plus particulièrement, le siège de support 33 est porté sur la surface cylindrique intérieure de la jupe 134. Le siège de manchon 32 est porté sur un diamètre extérieur du manchon 11, dans une feuillure extérieure au niveau de la première extrémité 111.

La pompe comporte en outre des deuxièmes moyens d’étanchéité 4 comportant un deuxième joint 42 logé dans une gorge 41 portée par le manchon 11 à une deuxième extrémité du manchon 11 opposée à la première extrémité 111 autour du corps tubulaire 10 et en appui à la fois contre le corps de pompe 2 à un débouché de l’alésage 20 et contre l’anneau 110 du manchon 11. Le deuxième joint 42 a une section quadrilobe.

La fabrication de la pompe, en lien avec la valve 1, est maintenant décrite.

Le corps tubulaire 10 contenant les éléments de la valve 1 est inséré dans l’alésage 20 du corps de pompe 2. Le deuxième joint 42 est inséré sur le corps tubulaire 10 et poussé en butée contre le corps de pompe 2 et le manchon 11 est inséré sur le corps tubulaire 10 en étant centré par l’anneau 110. Le deuxième joint 42 est mis en appui à la fois contre le corps de pompe 2 et contre l’anneau 110 du manchon 11 et le manchon 11 est soudé à l’angle extérieur de raccord avec le corps de pompe 2.

Puis le premier joint 31 est placé à l’intérieur de la jupe 134 ou sur la première extrémité 111 du manchon 11, le support de bobine 13 est introduit dans le manchon 11 et une force importante est appliquée sur la face d’appui 132 du support dans la direction de l'axe d’actionnement A jusqu’à ce que le support soit en butée contre l’anneau 110 du manchon 11. La bague 14 entre alors en force dans le manchon 11, ce qui est facilité par le chanfrein 112, et fixe le support de bobine 13 dans le manchon 11. Le premier joint 31 est pris entre le siège de support 33 et le siège de manchon 32 et réalise l’étanchéité entre les deux pièces 11, 13 avec un contact sensiblement radial avec les sièges 32, 33.

Dans un deuxième mode de réalisation, tel que montré sur la figure 3, la valve 1’ se distingue de celle du premier mode de réalisation en ce que le siège de manchon 32’ est en bout du manchon 11’ et le siège de support 33’ est porté par un épaulement 135 du support de bobine 13’. Le contact entre le premier joint 31’ et les sièges 32’, 33’ est sensiblement axial. L’ordre de montage est sensiblement le même que dans le premier mode de réalisation, hormis que le premier joint 31’ est placé initialement contre l’épaulement 135 du support 13’. La mise en compression du premier joint 31’ est déterminée par la position atteinte par le support de bobine 13’ en butée contre l’anneau 110 du manchon 11’.

Dans une variante, le support de bobine 13' comporte une retombée 136 chapeautant la première extrémité 111’ du manchon 11’, comme représenté en pointillés sur la figure 3. Aucun contact n’est prévu entre la retombée 136 et le manchon 11’.

Dans un troisième mode de réalisation, tel que montré sur la figure 4, la valve 1" se distingue de celle du premier mode de réalisation en ce que le siège de manchon 32" est dans une feuillure intérieure 34 à la première extrémité 111" du manchon 11 ". Le contact entre le premier joint 31" et les sièges 32", 33" est sensiblement axial. L’ordre de montage est sensiblement le même que dans le premier mode de réalisation, hormis que le premier joint 31" est placé initialement contre l’épaulement du support de bobine 13". La mise en compression du premier joint 31 " est déterminée par la position atteinte par le support de bobine 13" en butée contre l’anneau 110 du manchon 11". Dans une variante, le support de bobine 13" comporte une retombée 136" chapeautant la première extrémité 111" du manchon 11", comme représenté en pointillés sur la figure 4. Aucun contact n’est prévu entre la retombée 136" et le manchon 11".