FR2778204A1 - Procede de regulation de la temperature de l'huile de lubrification des organes mecaniques d'un moteur a combustion interne - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne, le moteur comportant un bloc cylindre (1), une culasse (2), un carter d'huile (3), des moyens (12) d'aspiration de l'huile vers un premier (4A) et un second (4B) circuit de lubrification des organes mécaniques contenus respectivement dans le carter cylindre (1) et dans la culasse (2), caractérisé en ce qu'il consiste à réguler de manière indépendante les températures de l'huile de lubrification circulant dans les premier (4A) et second (4B) circuits de lubrification.
Description
L'invention se rapporte à un dispositif de régulation de la température de
l'huile de lubrification des organes mécaniques
d'un moteur à combustion interne. L'invention s'applique notamment au domaine de l'automobile.
Un moteur à combustion interne comprend en général un carter cylindre, une culasse et un carter d'huile. L'huile est aspirée dans son carter par une pompe à huile et est distribuée dans le moteur pour assurer la lubrification des organes mécaniques contenus dans le carter cylindre et dans
1o la culasse.
La température de l'huile de lubrification du moteur constitue un paramètre important permettant de diminuer les
frottements ou pertes passives dans le moteur.
A ce titre, il est connu par le document FR 2 544 793 un procédé pour la mise en température rapide et la régulation thermique de l'huile de lubrification d'un moteur. Ce procédé consiste à ménager, au niveau des zones supérieures des cylindres ou chemises du moteur, un échange thermique entre le fluide de refroidissement du circuit de refroidissement du moteur et l'huile de lubrification. L'huile aspirée dans le carter d'huile vient en échange thermique avec le liquide de
refroidissement avant d'assurer la lubrification de la culasse.
Une partie de l'huile ayant circulé dans la culasse circule dans
le carter cylindre avant de retourner dans le carter d'huile.
Lors des démarrages à froid du moteur, I'huile est mise rapidement en température, par une circulation en boucle au moyen d'une pompe volumétrique et par échange thermique avec la culasse. Ainsi, I'huile de lubrification est utilisée pour capter les calories provenant de la culasse dont les températures peuvent dépasser celles des cylindres ou chemises. En fonctionnement normal du moteur, I'huile cède des calories au liquide de refroidissement ce qui assure la régulation thermique de l'huile. Ce procédé permet d'une part la diminution des frottements dans le moteur et d'autre part
I'utilisation d'une huile de faible viscosité.
Cependant, on constate que malgré le procédé du document FR 2 544 793, les frottements restent importants
dans le moteur.
Par ailleurs, on sait que la lubrification dans le haut moteur est du type "mixte", c'est-à-dire que les pièces mécaniques sont en contact métal/métal par endroits et séparés par un film d'huile à d'autres endroits; tandis que la lubrification est du type "hydrodynamique" dans le bas moteur,
c'est-à-dire que les pièces sont séparées par un film d'huile.
De plus, des essais réalisés par la demanderesse ont révélé d'une part que les frottements dans le haut moteur (culasse) décroissent lorsque le nombre de Sommerfeld S=!N/P croît (!l étant la viscosité dynamique de l'huile exprimée en Pa.s, N le régime en tours/min. et P la charge en N), et d'autre part que les frottements croissent dans le bas
moteur (bloc cylindre) lorsque le nombre de Sommerfeld croît.
Ainsi, à régime et charge constants, pour diminuer les frottements dans le haut moteur il faut diminuer la température de l'huile, et pour diminuer les frottements dans le bas moteur
il faut augmenter la température de l'huile.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne palliant tout ou partie des inconvénients de lI'art antérieur relevés ci-dessus. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un procédé de régulation de la température de l'huile de lubrification minimisant les
frottements dans le moteur par rapport à l'art antérieur.
Ce but est atteint par le fait que dans le procédé de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne; le moteur comportant un bloc cylindre, une culasse, un carter d'huile, des moyens d'aspiration de l'huile vers un premier et un second circuit de lubrification des organes mécaniques contenus respectivement dans le carter cylindre et dans la culasse; on régule de manière indépendante les températures de l'huile de lubrification circulant dans les premier et second
circuits de lubrification.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne de mise en oeuvre du procédé.
Ce but est atteint par le fait que le dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes io mécaniques d'un moteur à combustion interne comporte des premiers et seconds moyens de régulation de la température de l'huile respectivement, du premier circuit de lubrification et du second circuit de lubrification, des moyens de mesure de la température de l'huile et des moyens de commande automatiques des moyens de régulation de la température de l'huile des premier et second circuits de lubrification, en
fonction de la température mesurée de l'huile.
Selon une autre particularité les premiers et seconds moyens de régulation sont chacun commutables par les moyens de commande entre un état inactif et un état actif, l'état actif les moyens de régulation étant déterminé pour assurer soit un refroidissement soit un réchauffement de
l'huile circulant dans le circuit de lubrification concerné.
Selon une autre particularité lorsque la température de I'huile est inférieure à une température de référence, les premiers moyens de régulation de l'huile sont activés pour réchauffer l'huile circulant dans le premier circuit de lubrification, les seconds moyens de régulation étant soit désactivés soit activés pour refroidir l'huile circulant dans le
second circuit de lubrification.
Selon une autre particularité la température de référence
est comprise entre 80 et 120 degrés environ.
Selon une autre particularité lorsque la température de l'huile de lubrification est comprise entre la température de référence et une température limite, les premiers moyens de régulation sont désactivés tandis que les seconds moyens de régulation sont activés pour refroidir l'huile circulant dans le
second circuit de lubrification.
Selon une autre particularité lorsque la température de l'huile de lubrification est supérieure à une température limite, les premiers et seconds moyens de régulation sont activés pour refroidir l'huile circulant respectivement dans les
premiers et second circuit de lubrification.
Selon une autre particularité les premiers et seconds moyens de régulation de la température de l'huile comportent chacun un échangeur et des moyens de commutation associés, les échangeurs étant situés en amont respectivement des premiers et seconds circuits de lubrification, les moyens de commutation permettant de mettre sélectivement ou non l'huile de lubrification en échange thermique avec le liquide de
refroidissement d'un circuit de refroidissement du moteur.
Selon une autre particularité lorsque la température de l'huile de lubrification est inférieure à la température maximale stabilisée du liquide de refroidissement en lors du fonctionnement normal du moteur, les moyens de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du premier circuit de lubrification et désactivent l'échange thermique du liquide de refroidissement avec l'huile
du second circuit de lubrification.
Selon une autre particularité lorsque la température de l'huile de lubrification est comprise entre la température maximale stabilisée du liquide de refroidissement et une température limite, les moyens de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du second circuit de lubrification et désactivent l'échange thermique du liquide de refroidissement avec l'huile du premier
circuit de lubrification.
Selon une autre particularité lorsque la température de l'huile de lubrification est supérieure à une température limite, les moyens de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile des premier et second circuits de lubrification. Selon une autre particularité la température limite est
comprise entre 140 et 180 degrés environ.
Selon une autre particularité température maximale stabilisée du liquide de refroidissement est une valeur fixe io connue par les moyens de commande, ou une valeur variable
mesurée en temps réel.
Selon une autre particularité le circuit de refroidissement comporte deux dérivations en parallèle, chacune des deux voies d'une même dérivation comporte une vanne constituant
i5 les moyens de commutation associés à l'échangeur concerné.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va
suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en perspective, schématique et partielle, d'un moteur pourvu d'un dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification selon I'invention, - la figure 2 représente schématiquement le principe de fonctionnement du dispositif de régulation de la température
de l'huile de lubrification de la figure 1.
L'invention va à présent être décrite en référence aux
figures 1 et 2.
La figure 1 représente partiellement et schématiquement un moteur à combustion interne qui comporte un bloc cylindre 1, une culasse 2, un carter d'huile 3 et des moyens 12 d'aspiration de l'huile. Les moyens 12 d'aspiration sont constitués d'une pompe à huile. La pompe 12 à huile aspire l'huile du carter 3 par une crépine 13 vers un premier circuit 4A de lubrification des organes mécaniques contenus dans le carter cylindre 1 et vers un second circuit 4B de lubrification des organes mécaniques contenus dans la culasse 2. Les organes mécaniques destinés à être lubrifiés dans le bloc cylindre 1 comprennent, par exemple, les paliers du vilebrequin, les têtes de bielles ainsi que les contacts pistons/chemises. Les organes mécaniques destinés à être lubrifiés dans la culasse 2 comprennent quant à eux les paliers d'arbre à cames ainsi que les contacts came/poussoir
ou came/culbuteur.
Comme représenté à la figure 1, les premier 4A et second 4B circuits de lubrification peuvent constituer deux parties d'un même circuit de lubrification. C'est-à-dire que l'huile aspirée par la pompe 12 se partage, au niveau d'une
dérivation, entre le carter cylindre 1 et la culasse 2.
Le moteur comporte également un circuit 9 de refroidissement dans lequel circule un liquide de refroidissement. Par soucis de simplification, le circuit 9 de refroidissement est représenté partiellement de manière
schématique à la figure 1.
Le dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification selon l'invention comporte des premiers moyens 5, 8A, 8B de régulation de la température de l'huile circulant dans le premier circuit 4A de lubrification et des seconds moyens 6, 7A, 7B de régulation de la température de l'huile
circulant dans le second circuit 4B de lubrification.
Comme représenté à la figure 2, le dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification comporte également des moyens 10 de mesure de la température de l'huile de lubrification. Ces moyens 10 de mesure peuvent être constitués d'une sonde plongeant dans le carter d'huile 3 ou de tout autre moyen équivalent. Le dispositif comporte également des moyens 11 de commande automatiques des moyens 6, 7A, 7B; 5, 8A, 8B de régulation en température des premier 4A et second 4B circuits de lubrification en fonction de la température de l'huile mesurée par les moyens 10 de mesure. Les moyens 11 de commande comportent, par exemple, des moyens électroniques de traitement de données
du type calculateur ou tout autre moyen équivalent.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, les premiers et seconds moyens de régulation de la température de l'huile sont constitués chacun d'un échangeur 5, 6 associé à des 1o moyens 8A, 8B; 7A, 7B de commutation respectifs. Ces moyens 7A, 7B; 8A, 8B de commutation sont destinés à mettre ou non le liquide de refroidissement en échange thermique
avec l'huile de lubrification.
Les échangeurs 5, 6 sont situés en amont respectivement
des premier 4A et second 4B circuits de lubrification, c'est-à-
dire en amont respectivement du carter cylindre 1 et de la
culasse 2.
Les moyens de commutation associés à chaque échangeur , 6 sont constitués d'une paire de vannes 8A, 8B; 7A, 7B autorisant ou non la circulation du liquide de refroidissement dans l'échangeur 9. C'est-à- dire que le circuit 9 de lubrification comporte deux dérivations en parallèle permettant de réaliser ou non, dans le circuit de lubrification 4A, 4B concerné, l'échange thermique entre l'huile et le liquide de
refroidissement.
Chacun des deux chemins parallèles d'une même
dérivation comporte une vanne 7A, 7B; 8A, 8B respective.
Ainsi, lorsqu'une première 7A, 8A vanne de la paire de vanne 7A, 7B; 8A, 8B est ouverte et la seconde vanne 7B, 8B est fermée, le liquide de refroidissement circule dans l'échangeur 6, 5 concerné. Lorsque la seconde vanne 7B, 8B est ouverte et la première vanne 7A, 8A fermée, le liquide de refroidissement
ne circule pas dans l'échangeur 6, 5 concerné.
Selon l'invention, lorsque les moyens 10 de mesure de la température de l'huile de lubrification mesurent une température inférieure à une température de référence Tr, les moyens 11 de commande mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du premier 4A circuit de lubrification, et désactivent l'échange thermique du liquide de refroidissement avec l'huile du second 4B circuit de
lubrification (figure 2). Dans l'exemple non limitatif décrit ci-
après, la température de référence Tr peut être la température Ts maximale stabilisée du liquide de refroidissement en fonctionnement normal du moteur. Cette température Ts maximale stabilisée du liquide de refroidissement, qui est connue et/ou mesurée pour chaque type de moteur, peut être comprise entre 80 et 120 degrés environ. C'est-à-dire que lorsque la température de l'huile est inférieure une température Ts égale, par exemple, à 90 environ, le liquide de refroidissement est mis en échange thermique avec l'huile dans l'échangeur du circuit 4A de lubrification du carter cylindre 1, mais pas dans l'échangeur 6 du circuit 4B de
lubrification de la culasse 2.
De cette façon, on accélère le réchauffement de l'huile de lubrification des organes mécaniques du carter cylindre 1 sans accélérer le réchauffement de l'huile de lubrification des organes mécaniques de la culasse 2. En effet, dans cette première phase qui suit le démarrage à froid du moteur, on a constaté que la température du liquide de refroidissement
augmente plus vite que celle de l'huile de lubrification.
Lorsque la température de l'huile de lubrification est comprise entre la température Ts maximale stabilisée du liquide de refroidissement et une température limite Tmax comprise entre 140 et 180 degrés environ, les moyens 7A, 7B; 8A, 8B de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du second 4B circuit de lubrification et désactivent l'échange thermique de l'eau avec lI'huile du premier (4A) circuit de lubrification, pour ne pas
refroidir cette dernière.
C'est-à-dire que lorsque la température de l'huile est comprise entre la température Ts maximale stabilisée du liquide de refroidissement et une température limite Tmax égale de préférence à 155 degrés environ, le liquide de refroidissement est mis en échange thermique avec l'huile dans l'échangeur 6 du circuit 4B de lubrification de la culasse 2, mais pas dans l'échangeur 5 du circuit 4A de lubrification
du carter cylindre 1.
De cette manière, on refroidit l'huile qui circule dans la io culasse 2, mais pas l'huile destinée à lubrifier le bloc cylindre 1. En effet, dans cette deuxième phase, la température du liquide de refroidissement se stabilise autour d'une température égale, par exemple, à 90 degrés environ, tandis que la température de l'huile de lubrification continue de
s'échauffer bien au-delà de 90 degrés.
Cette température Ts maximale stabilisée du liquide de refroidissement est soit une valeur fixe connue par les moyens 11 de commande, soit une valeur mesurée en temps réel. Dans ce derniers cas, le dispositif de régulation selon l'invention comporte des moyens de mesure de la température du liquide
de refroidissement (non représentés).
Enfin, lorsque la température de l'huile de lubrification est supérieure à une température limite Tmax comprise entre 140 et 180 degrés environ, les moyens 11 de commande placent les moyens 7A, 7B; 8A, 8B de commutation de façon à mettre en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile
des premier 4A et second 4B circuits de lubrification.
Ainsi, on effectue un refroidissement de l'huile destinée à circuler dans le carter cylindre 1 et dans la culasse 2. Ceci permet d'éviter que certains organes mécaniques tels que des coussinets des paliers ne soient endommagés avec une huile trop chaude. En effet, durant cette troisième phase, la température du liquide de refroidissement est toujours
stabilisée autour de 90 degrés.
On constate que le dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification selon l'invention réduit significativement les frottements dans le moteur par rapport à
l'art antérieur.
Cette diminution des pertes passives dans le moteur peut s'expliquer notamment par le fait que les températures de l'huile dans le haut et dans le bas moteur régulées selon l'invention sont mieux adaptées aux modes de lubrifications
des organes mécaniques lubrifiés.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les
équivalents techniques des moyens décrits.
Claims (14)
1. Procédé de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne, le moteur comportant un bloc cylindre (1),5 une culasse (2), un carter d'huile (3), des moyens (12) d'aspiration de l'huile vers un premier (4A) et un second (4B) circuit de lubrification des organes mécaniques contenus respectivement dans le carter cylindre (1) et dans la culasse (2), caractérisé en ce qu'il consiste à réguler de manière io indépendante les températures de l'huile de lubrification circulant dans les premier (4A) et second (4B) circuits de lubrification.
2. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers (5, 8A, 8B) et seconds moyens (6, 7A, 7B) de régulation de la température de l'huile respectivement, du premier circuit (4A) de lubrification et du second circuit (4B) de lubrification, des moyens (10) de mesure de la température de l'huile et des moyens (11) de commande automatiques des moyens (5, 8A, 8B; 6 7A, 7B) de régulation de la température de l'huile des premier (4A) et second (4B) circuits de lubrification, en
fonction de la température mesurée de l'huile.
3. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers (5, 8A, 8B) et seconds moyens (6, 7A, 7B) de régulation sont chacun commutables par les moyens (11) de commande entre un état inactif et un état actif, l'état actif les moyens (5, 8A, 8B, 6, 7A, 7B) de régulation étant déterminé pour assurer soit un refroidissement soit un réchauffement de l'huile circulant dans le circuit (4A, 4B) de lubrification concerne.
4. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile est inférieure à une température de référence (Tr), les premiers moyens (5) de régulation de l'huile sont activés pour réchauffer l'huile circulant dans le premier circuit (4A) de lubrification, les seconds moyens (6) de régulation étant soit désactivés soit activés pour refroidir l'huile circulant dans le second (4B)
circuit de lubrification.
5. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 4 caractérisé en ce que la température de référence (Tr) est comprise entre 80 et
degrés environ.
6. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne selon l'une quelconque des revendications
2 à 5 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile de lubrification est comprise entre la température de référence (Tr) et une température limite (Tmax), les premiers moyens (5) de régulation sont désactivés tandis que les seconds moyens (6) de régulation sont activés pour refroidir l'huile circulant
dans le second circuit (4A) de lubrification.
7. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne selon l'une quelconque des revendications
2 à 6 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile de lubrification est supérieure à une température limite (Tmax), les premiers (5) et seconds (6) moyens de régulation sont activés pour refroidir l'huile circulant respectivement dans
les premier (4A) et second (4A) circuit de lubrification.
8. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 2 caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de régulation de la5 température de l'huile comportent chacun un échangeur (5, 6) et des moyens (7A, 7B; 8A, 8B) de commutation associés, les échangeurs (5, 6) étant situés en amont respectivement des premiers (4A) et seconds (4B) circuits de lubrification, les moyens (7A, 7B; 8A, 8B) de commutation permettant de mettre 1o sélectivement ou non l'huile de lubrification en échange thermique avec le liquide de refroidissement d'un circuit (9) de
refroidissement du moteur.
9. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 8 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile de lubrification est inférieure à la température (Ts) maximale stabilisée du liquide de refroidissement en lors du fonctionnement normal du moteur, les moyens (7A, 7B; 8A, 8B) de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du premier (4A) circuit de lubrification et désactivent l'échange thermique du liquide de refroidissement avec l'huile du second
(4B) circuit de lubrification.
10. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 9 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile de lubrification est comprise entre la température (Ts) maximale stabilisée du liquide de refroidissement et une température limite (Tmax), les moyens (7A, 7B; 8A, 8B) de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile du second (4B) circuit de lubrification et désactivent l'échange thermique du liquide de refroidissement avec l'huile du premier
(4A) circuit de lubrification.
11. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à combustion interne selon la revendication 10 caractérisé en ce que lorsque la température de l'huile de lubrification est supérieure à une température limite (Tmax), les moyens (7A, 7B; 8A, 8B) de commutation mettent en échange thermique le liquide de refroidissement et l'huile des premier (4A) et second
(4B) circuits de lubrification.
12. Dispositif de régulation de la température de l'huile de 0o lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne selon l'une quelconque des revendications
6, 7, 10 et 11, caractérisé en ce que la température limite
(Tmax) est comprise entre 140 et 180 degrés environ.
13. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne selon l'une quelconque des revendications
9 à 11 caractérisé en ce que température (Ts) maximale stabilisée du liquide de refroidissement est une valeur fixe connue par les moyens (11) de commande, ou une valeur
variable mesurée en temps réel.
14. Dispositif de régulation de la température de l'huile de lubrification des organes mécaniques d'un moteur à
combustion interne selon l'une quelconque des revendications
8, 9, 10, 11 et 13, caractérisé en ce que le circuit (9) de refroidissement comporte deux dérivations en parallèle, chacune des deux voies d'une même dérivation comporte une vanne (7A, 7B, 8A, 8B) constituant les moyens de commutation
associés à l'échangeur (5, 6) concerné.
Priority Applications (3)
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