EP0970307A1 - Dispositif de fixation d'un injecteur de carburant sur une culasse de moteur a combustion interne, et un procede de montage de cet injecteur - Google Patents

Dispositif de fixation d'un injecteur de carburant sur une culasse de moteur a combustion interne, et un procede de montage de cet injecteur

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EP0970307A1
EP0970307A1 EP98922907A EP98922907A EP0970307A1 EP 0970307 A1 EP0970307 A1 EP 0970307A1 EP 98922907 A EP98922907 A EP 98922907A EP 98922907 A EP98922907 A EP 98922907A EP 0970307 A1 EP0970307 A1 EP 0970307A1
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cylinder head
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fork
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors

Definitions

  • the present invention relates to a device for fixing a fuel injector to an internal combustion engine cylinder head, and to a method for mounting this injector.
  • the invention relates to a fixing device for an injector passing through the cylinder head by emerging from the latter by a lower face covering a cylinder of the engine supposed to be vertical, and by projecting from the cylinder head by an accessible upper face.
  • a device which makes it possible to alleviate the above drawbacks, described in particular by patent DE 43 15 233, in which fixing means are integrated in the cylinder head, in a chamber containing mechanical valve actuating members. and comprise a cylindrical sheath surrounding the body of) the injector and ensuring the support on the annular rod disposed on the injector relatively close to the bottom of the well.
  • This sheath is fixed to the cylinder head by a fork which is supported on two external transverse wings of the sheath under the action of the tightening of a screw in the cylinder head.
  • Such a device requires relatively complex, costly sealing means and disassembly of the injector which proves difficult, in particular when the cylinder head is equipped with a camshaft passing through its upper part.
  • the present invention aims to provide a device of the kind described above and which overcomes the aforementioned drawbacks.
  • the fork has two branches which bear on either side of the body of the injector, in the position of use, on two wings arranged symmetrically on the periphery of the body of the injector;
  • the branches delimit between them a clean space to allow the wings of the injector to pass only when the latter is turned about a quarter of a turn relative to its position of use;
  • the injector body has a wide cylindrical section received in a sealed manner in a bore of the camshaft holder, of sufficient diameter to allow the passage of the wings;
  • the body of the injector is engaged in an appropriate bore of the camshaft holder by placing the median axis of the wings of this body parallel to the branches of the fork, until the injector is resting on the bottom of the well, the wings then being under the fork,
  • Figure 1 the upper part of a direct injection diesel engine, consisting of a cylinder head 1 having on the one hand a horizontal lower face 2, considering the figure, suitable for covering a cylinder block of the engine and on the other hand an upper face 3 on which rests a camshaft holder 4 fixed to the cylinder head 1 by means of fixing screws 5.
  • the camshaft holder 4 is provided with a bore 1 1 for the passage, along a vertical axis, of the body of a fuel injector 12 of generally cylindrical shape.
  • the body 12 of the injector is provided on the one hand with a lower portion 13 housed in a recess 14 called a well formed in the cylinder head 1 and on the other hand with an upper portion 15 which forms the head of the injector and protruding from the cover in an accessible manner.
  • This injector body 12 has at its lower part 13 a radial shoulder 16 which conventionally bears, with the interposition of a sealing washer 17 made of copper, against the bottom 18 of the well.
  • the space delimited by the branches 20a, 20b is sufficient to allow the passage, during assembly, of the wings 21, 22 oriented parallel to the branches.
  • the wings 21, 22 are arranged on the body 12 of the injector substantially equidistant from its ends 15, 13, which makes it possible to reduce the buckling of the body when it is compressed axially by tightening the fork.
  • a spherical washer 27 is interposed between the head of the screw 26 and the fork 20.
  • This washer has a frustoconical face 28 which cooperates with a frustoconical bore 34 formed on the fork so as to ensure good coaxiality between the screw 26 and the hole of the fork, as seen in Figure 2.
  • the body 12 of the injector comprises between its head 15 and the wings 21, 22 a wide cylindrical section 12a received in leaktight manner, by means of annular seals 29, 30, in the bore 11 of the camshaft holder.
  • the diameter D of this bore and of the section 12a is greater than the dimension between the ends of the wings so as to allow passage of the latter during assembly of the injector.
  • the injector is fixed to the cylinder head 1 using the fork 20 as follows: the fork 20 and its screw 26 as well as the camshaft holder 4 and the mechanical valve control members are previously assembled on the cylinder head.
  • the operator engages the body 12 of the injector in the bore 11 of the camshaft holder 4, by placing the median axis Q of the wings 21, 22 parallel to the branches, as visible on Figures 3 and 4, until the injector is in contact with the bottom
  • the operator then performs, through the head of the injector 15, a rotation of about a quarter of a turn, as visible in FIG. 5, to the body 12 of the latter so as to have the median axis Q wings 21, 22 perpendicular to the branches 20a, 20b.
  • the tightening of the fixing screw 26 ensuring the maintenance of the injector, in the position of use, on the bottom 18 of the well 14 is carried out by means of a tool passing through a vertical duct 31 produced in the holder camshafts 4 in line with the fixing screw 26.
  • the well 14 of the injector is formed of a tube fixed to the cylinder head, for example by shrinking, passing through a chamber 33 of coolant, produced in the cylinder head 1, thus ensuring the lower portion 13 of the body 12 of the injector good heat exchange with this liquid.
  • the advantage of such a device according to the invention is that it takes up less space in the chamber, as can be seen in FIG. 2, in particular thanks to the arrangement of the fork 20 which is housed under a camshaft perpendicular thereto, and ensure stable maintenance of the injector with a maximum reduction in buckling, which is detrimental to the reliability of the injector.
  • this arrangement allows, while being simple to perform and inexpensive, very easy assembly and disassembly of the injector requiring manipulation only of a limited number of parts constituting the environment of the injector.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un injecteur (12) de carburant dans une culasse (1) de moteur à combustion interne sur laquelle repose sur une face supérieure un porte-arbres à cames (4) délimitant avec cette face une chambre (8) contenant des organes mécaniques d'actionnement de soupapes. L'injecteur (12) traverse le porte-arbres à cames (4) et la culasse (1) en étant maintenu en appui sur le fond (18) d'un puits (14) de la culasse (1) par une fourche (20) fixée par une vis (26) à la culasse. La fourche (20) est disposée dans la chambre (8) sous un arbre à cames (6) en s'étendant perpendiculairement à cet arbre (6) et comporte deux branches (20a, 20b) qui prennent appui de part et d'autre du corps (12) de l'injecteur, en position d'utilisation de fixation, sur deux ailes (21, 22) disposées symétriquement sur la périphérie du corps de l'injecteur (12).

Description

Dispositif de fixation d'un injecteur de carburant sur une culasse de moteur à combustion interne. et un procédé de montage de cet injecteur.
La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un injecteur de carburant sur une culasse de moteur à combustion interne, et un procédé de montage de cet injecteur.
5 Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de fixation pour un injecteur traversant la culasse en débouchant de celle-ci par une face inférieure couvrant un cylindre du moteur supposé vertical, et en saillant de la culasse par une face supérieure accessible.
ιo On connaît déjà des dispositifs de fixation de tels injecteurs où l'injecteur est maintenu en appui sur le fond d'un logement, dit puits, pratiqué dans une partie inférieure de culasse, par une bride coulissante fixée par des vis à une partie supérieure de la culasse. Cette bride entoure le corps de l'injecteur et prend appui sur une partie saillante d'un
1 jonc annulaire monté dans une gorge périphérique du corps de l'injecteur.
L'inconvénient majeur de tels dispositifs réside dans le fait que le maintien du corps de l'injecteur par la bride se trouve relativement éloigné de la face d'appui de l'injecteur sur le fond, pouvant provoquer un o flambage du corps de l'injecteur nuisible à sa fiabilité. De plus, un tel dispositif entraîne du fait de la fixation de la bride sur la face supérieure accessible de la culasse, un encombrement en hauteur de l'injecteur important.
2 On connaît également un dispositif qui permet de pallier les inconvénients ci-dessus, décrit notamment par le brevet DE 43 15 233, dans lequel des moyens de fixation sont intégrés dans la culasse, dans une chambre contenant des organes mécaniques d'actionnement de soupapes et comportent un fourreau cylindrique entourant le corps de ) l'injecteur et assurant l'appui sur le jonc annulaire disposé sur l'injecteur relativement près du fond du puits. Ce fourreau est fixé à la culasse par une fourche qui prend appui sur deux ailes transversales extérieures de fourreau sous l'action du serrage d'une vis dans la culasse.
35 Un tel dispositif nécessite des moyens d'étanchéité relativement complexes, coûteux et un démontage de l'injecteur qui s'avère difficile, en particulier lorsque la culasse est équipée d'un arbre à cames traversant sa partie supérieure. La présente invention a pour but de proposer un dispositif du genre de celui décrit ci-dessus et qui remédie aux inconvénients susmentionnés.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de fixation d'un injecteur de carburant dans une culasse de moteur à combustion interne sur laquelle repose sur une face supérieure un porte-arbres à cames délimitant avec cette face une chambre contenant des organes mécaniques d'actionnement de soupapes, l'injecteur traversant le porte- arbres à cames et la culasse en étant maintenu en appui sur le fond d'un puits de la culasse par une fourche fixée par une vis à la culasse, caractérisé en ce que la fourche est disposée dans la chambre sous un arbre à cames en s'étendant perpendiculairement à cet arbre.
Selon quelques dispositions intéressantes de l'invention :
- la fourche comporte deux branches qui prennent appui, de part et d'autre du corps de l'injecteur, en position d'utilisation, sur deux ailes disposées symétriquement sur la périphérie du corps de l'injecteur;
- les branches délimitent entre elles un espace propre à laisser passer les ailes de l'injecteur seulement quand celui-ci est tourné d'un quart de tour environ par rapport à sa position d'utilisation;
- le corps de l'injecteur comporte un tronçon cylindrique large reçu de façon étanche dans un alésage du porte-arbres à cames, de diamètre suffisant pour permettre le passage des ailes;
- le porte-arbres à cames comporte au droit de la vis de fixation de la fourche un conduit permettant le passage d'un outil de serrage de ladite vis;
- le puits est formé d'un tube fixé rigidement à la culasse en traversant une chambre contenant un liquide de refroidissement réalisée dans la culasse.
Un autre objet de la présente invention concerne un procédé de montage d'un dispositif de fixation d'un injecteur de carburant conforme au dispositif décrit ci-dessus, caractérisé en ce que: - on met en place la fourche et sa vis, sans la serrer, puis le porte-arbres à cames sur la culasse équipée préalablement des soupapes et d'organes mécaniques pour leur actionnement ,
- on engage le corps de l'injecteur dans un alésage approprié du porte- arbres à cames en disposant l'axe médian des ailes de ce corps parallèlement aux branches de la fourche, jusqu'à ce l'injecteur se trouve en appui sur le fond du puits, les ailes se trouvant alors sous la fourche,
- on effectue, par l'intermédiaire de la tête de l'injecteur, une rotation d'environ un quart de tour à ce dernier de manière à positionner l'axe médian des ailes perpendiculairement aux branches,
- et on fixe l'injecteur dans la position d'utilisation ainsi obtenue en serrant la vis de fixation de la fourche.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
^ la figure 1 est une vue en coupe par un plan vertical d'une culasse de moteur à combustion interne équipée d'un injecteur fixé par un dispositif selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle du dispositif de fixation de l'injecteur selon l'invention ; <=s les figures 3 à 5 sont des vues en perspective d'un injecteur et du dispositif de fixation, illustrant les différentes étapes de montage de l'injecteur.
On a représenté à la figure 1 la partie supérieure d'un moteur diesel à injection directe, constituée d'une culasse 1 comportant d'une part une face inférieure 2 horizontale, en considérant la figure, propre à recouvrir un bloc-cylindres du moteur et d'autre part une face supérieure 3 sur laquelle repose un porte-arbres à cames 4 fixé à la culasse 1 par l'intermédiaire de vis de fixation 5.
Le porte-arbres à cames 4 sert de palier pour au moins un arbre à cames 6 disposé au-dessus de la face supérieure 3 de la culasse et dans une cavité 7 du porte-arbres à cames 4 qui constitue une partie d'une chambre 8 délimitée entre ce dernier et la culasse, et contenant des organes mécaniques de commande de soupapes classiques. Un couvercle 9 -ou couvre-culasse- est disposé sur une face supérieure 10 du porte-arbres à cames.
Le porte-arbres à cames 4 est pourvu d'un alésage 1 1 pour le passage, suivant un axe vertical, du corps d'un injecteur 12 de carburant de forme générale cylindrique.
Le corps 12 de l'injecteur est pourvu d'une part d'une portion inférieure 13 logée dans un évidement 14 dit puits formé dans la culasse 1 et d'autre part d'une portion supérieure 15 qui forme la tête de l'injecteur et qui saille du couvercle de manière accessible.
Ce corps 12 d'injecteur possède à sa partie inférieure 13 un épaulement radial 16 qui prend classiquement appui, avec interposition d'une rondelle d'étanchéité 17 en cuivre, contre le fond 18 du puits.
Selon la présente invention, l'injecteur 12 est fixé à la culasse 1 à l'aide d'une fourche 20 à deux branches 20a,20b qui prennent appui de part et d'autre du corps 12 de l'injecteur sur deux ailes radiales 21 ,22 disposées symétriquement sur la périphérie du corps 12 de l'injecteur et s'étendant, en position d'utilisation, perpendiculairement aux branches.
L'espace délimité par les branches 20a,20b est suffisant pour permettre le passage, au moment du montage, des ailes 21 ,22 orientées parallèlement aux branches.
Les ailes 21 ,22 sont disposées sur le corps 12 de l'injecteur sensiblement à equidistance de ses extrémités 15, 13, ce qui permet de réduire le flambage du corps lorsqu'il est comprimé axialement par serrage de la fourche.
La fourche 20 prend appui à son extrémité 23 opposée aux branches, comme visible sur la figure 2, sur un plot 24 qui est logé, par frettage, dans un lamage 25 réalisé dans la face supérieure 3 de la culasse évitant ainsi le matage de celle-ci lors du serrage du dispositif. Cette fourche 20 est traversée sensiblement en son centre par une vis de fixation 26 permettant d'appliquer les branches de la fourche sur les ailes 21 ,22 et ainsi de maintenir le corps 12 de l'injecteur sur la culasse 1.
Une rondelle sphérique 27 est intercalée entre la tête de la vis 26 et la fourche 20. Cette rondelle comporte une face tronconique 28 qui coopère avec un alésage tronconique 34 réalisé sur la fourche de manière à assurer une bonne coaxialité entre la vis 26 et le trou de la fourche, comme visible sur la figure 2.
Une rondelle 35 dite « rondelle imperdable » est fixée à la vis 26 au niveau du fond de filet de filetage de celle-ci permettant de rendre solidaire l'ensemble vis-fourche.
Le corps 12 de l'injecteur comporte entre sa tête 15 et les ailes 21 ,22 un tronçon cylindrique large 12a reçu de façon étanche, grâce à des joints annulaires 29,30, dans l'alésage 11 du porte-arbres à cames. Le diamètre D de cet alésage et du tronçon 12a est supérieur à la dimension entre les extrémités des ailes de manière à permettre le passage de celles-ci lors du montage de l'injecteur.
La fixation de l'injecteur sur la culasse 1 à l'aide de la fourche 20 s'effectue de la manière suivante : la fourche 20 et sa vis 26 ainsi que le porte-arbres à cames 4 et les organes mécaniques de commande de soupapes sont préalablement assemblés sur la culasse.
Lors d'une première opération, l'opérateur engage le corps 12 de l'injecteur dans l'alésage 11 du porte-arbres à cames 4, en disposant l'axe médian Q des ailes 21 ,22 parallèlement aux branches, comme visible sur les figures 3 et 4, jusqu'à ce que l'injecteur se trouve en appui sur le fond
18 du puits 14, les ailes 21 ,22 se trouvant alors sous la fourche.
L'opérateur effectue ensuite, par l'intermédiaire de la tête de l'injecteur 15 une rotation d'environ un quart de tour, comme visible sur la figure 5, au corps 12 de ce dernier de manière à disposer l'axe médian Q des ailes 21 ,22 perpendiculairement aux branches 20a, 20b. Enfin, le serrage de la vis de fixation 26 assurant le maintien de l'injecteur, dans la position d'utilisation, sur le fond 18 du puits 14 est effectué au moyen d'un outil traversant un conduit vertical 31 réalisé dans le porte-arbres à cames 4 au droit de la vis de fixation 26.
Ce conduit 31 est par la suite obturé par un bouchon 32 ou tout autre moyen équivalent assurant une étanchéité. Dans une dernière opération, l'opérateur recouvre le porte-arbres à cames 4 avec le couvercle 5.
Dans une disposition avantageuse, le puits 14 de l'injecteur est formé d'un tube fixé à la culasse, par exemple par frettage, en traversant une chambre 33 de liquide de refroidissement, réalisée dans la culasse 1 , assurant ainsi à la portion inférieure 13 du corps 12 de l'injecteur un bon échange thermique avec ce liquide.
Un tel dispositif selon l'invention a pour avantage de présenter un encombrement réduit dans la chambre, comme visible sur la figure 2, notamment grâce à la disposition de la fourche 20 venant se loger sous un arbre à cames perpendiculairement à celui-ci, et d'assurer un maintien stable de l'injecteur avec une réduction maximale du flambage nuisible à la fiabilité de l'injecteur.
De plus, cette disposition permet, tout en étant simple à réaliser et peu coûteuse, un montage et un démontage de l'injecteur très aisés ne nécessitant la manipulation que d'un nombre limité de pièces constituant l'environnement de l'injecteur.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de fixation d'un injecteur de carburant dans une culasse
(1 ) de moteur à combustion interne sur laquelle repose sur une face supérieure un porte-arbres à cames (4) délimitant avec cette face une chambre (8) contenant des organes mécaniques d'actionnement de soupapes, l'injecteur traversant le porte-arbres à cames (4) et la culasse (1 ) en étant maintenu en appui sur le fond (18) d'un puits (14) de la culasse (1 ) par une fourche (20) fixée par une vis (26) à la culasse, caractérisé en ce que la fourche (20) comporte deux branches (20a,20b) qui prennent appui, de part et d'autre du corps (12) de l'injecteur, en position d'utilisation de fixation, sur deux ailes (21 ,22) disposées symétriquement sur la périphérie du corps de l'injecteur et en ce que la fourche (20) est disposée dans la chambre (8) sous un arbre à cames (6) en s'étendant perpendiculairement à cet arbre (6).
2- Dispositif de fixation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les branches (20a, 20b) délimitent entre elles un espace propre à laisser passer les ailes (21 ,22) de l'injecteur seulement quand celui-ci est tourné d'un quart de tour environ par rapport à sa position d'utilisation.
3- Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (12) de l'injecteur comporte un tronçon cylindrique large (12a) reçu de façon étanche dans un alésage (1 1 ) du porte-arbres à cames (4), de diamètre (D) suffisant pour permettre le passage des ailes (21 ,22).
4- Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le porte-arbres à cames (4) comporte au droit de la vis de fixation (26) de la fourche (20) un conduit (31) permettant le passage d'un outil de serrage de ladite vis.
5- Dispositif de fixation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le puits (14) est formé d'un tube fixé à la culasse (1 ) en traversant une chambre (33) contenant un liquide de refroidissement réalisée dans la culasse.
6- Procédé de montage d'un dispositif de fixation d'un injecteur de carburant conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- on met en place la fourche (20) et sa vis (26), sans la serrer, puis le porte-arbres à cames sur la culasse préalablement équipée des soupapes et d'organes mécaniques pour leur actionnement ,
- on engage le corps de l'injecteur dans un alésage approprié (11 ) du porte-arbres à cames en disposant l'axe médian (Q) des ailes (21 ,22) parallèlement aux branches (20a, 20b), jusqu'à ce l'injecteur se trouve en appui sur le fond (18) du puits, les ailes se trouvant alors sous la fourche,
- on effectue, par l'intermédiaire de la tête (15) de l'injecteur, une rotation d'environ un quart de tour à ce dernier de manière à positionner l'axe médian (Q) des ailes (21 , 22) perpendiculairement aux branches (20a, 20b), et - on fixe l'injecteur dans la position d'utilisation ainsi obtenue en serrant la vis (26) de fixation de la fourche.
EP98922907A 1997-05-20 1998-04-30 Dispositif de fixation d'un injecteur de carburant sur une culasse de moteur a combustion interne, et un procede de montage de cet injecteur Expired - Lifetime EP0970307B1 (fr)

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