FR2972487A1 - Systeme de lubrification d'un moteur thermique, comprenant une pompe a huile a cylindree variable - Google Patents

Abstract

Système de lubrification d'un moteur thermique, disposant d'une pompe à huile à cylindrée variable (6) commandée par un moyen de contrôle (20), qui alimente un circuit d'huile, cette pompe comprenant au moins une chambre de pilotage (22) comportant une surface formant un piston de réglage soumis à une pression de pilotage, afin de faire varier la cylindrée de la pompe, caractérisé en ce que la pression de pilotage, est prélevée alternativement en plusieurs points (24) du circuit d'huile du moteur, qui délivrent différentes pressions.

Description

SYSTEME DE LUBRIFICATION D'UN MOTEUR THERMIQUE, COMPRENANT UNE POMPE A HUILE A CYLINDREE VARIABLE

La présente invention concerne un système de lubrification d'un moteur thermique, ainsi qu'un moteur et un véhicule automobile comportant un tel système de lubrification. Les moteurs thermiques comportent généralement une pompe à huile qui tourne en permanence, pour alimenter en huile sous pression le vilebrequin ainsi que différents éléments en mouvement de ce moteur, afin de lubrifier et refroidir les paliers de guidage de ces éléments. Des valves de contrôle disposées dans le circuit d'huile, comprenant des clapets de régulation de pression qui s'ouvrent sous une pression définie, permettent d'obtenir une certaine régulation de la pression d'alimentation des différents composants.

Pour réduire la puissance mécanique consommée par l'entraînement de la pompe, on réalise des pompes à cylindrée variable permettant d'ajuster le débit et la pression générée en fonction des besoins du moteur. Un type de pompe à huile connu à cylindrée variable, présenté notamment par le document WO-A1-2007/128105, comporte un rotor comprenant des palettes radiales qui coulissent vers l'extérieur, pour venir en appui sur la surface interne d'un stator pouvant pivoter pour rapprocher son axe du centre du rotor, et réduire la cylindrée. La commande du pivotement est réalisée par une ou plusieurs chambres comprenant chacune une surface qui peut être soumise à une pression d'huile, ces surfaces formant des pistons agissant sur le stator à l'encontre de ressorts de rappel, pour diminuer la cylindrée de cette pompe. Toutefois ce type de contrôle de la cylindrée de la pompe par une ou plusieurs chambres soumises à une même pression d'huile, peut être insuffisant pour obtenir différents niveaux de cylindrée de la pompe, adaptés chacun à certaines conditions de fonctionnement du moteur thermique.

Une autre solution connue consiste à utiliser un capteur de pression pour mesurer la pression réelle générée par la pompe à cylindrée variable, et à asservir la pression de pilotage du piston de commande de la cylindrée, par une électrovanne proportionnelle. Cependant un problème posé par cette solution, est qu'elle est onéreuse. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution efficace permettant de réaliser un contrôle de la cylindrée d'une pompe à débit variable, qui peut ajuster de manière simple cette cylindrée en fonction des besoins.

Elle propose à cet effet un système de lubrification d'un moteur thermique, disposant d'une pompe à huile à cylindrée variable commandée par un moyen de contrôle, qui alimente un circuit d'huile, cette pompe comprenant au moins une chambre de pilotage comportant une surface formant un piston de réglage soumis à une pression de pilotage, afin de faire varier la cylindrée de la pompe, caractérisé en ce que la pression de pilotage est prélevée alternativement en plusieurs points du circuit d'huile du moteur, qui délivrent différentes pressions. Un avantage du système de lubrification selon l'invention, est que l'on peut en utilisant différentes pressions d'huile prélevées à des endroits variés du circuit d'huile du moteur, obtenir de manière économique suivant les caractéristiques de fonctionnement du moteur, en particulier suivant sa vitesse de rotation, des pressions différentes qui peuvent être adaptées pour obtenir une loi de réglage de la cylindrée de la pompe juste nécessaire pour les besoins, afin de réduire le couple d'entraînement de cette pompe.

De plus le procédé de contrôle selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le moyen de contrôle comporte en mémoire des seuils de vitesse de rotation du moteur, correspondant à un changement de la pression de pilotage, prélevée en un point différent du circuit d'huile.

Avantageusement, les seuils de vitesse sont variables, notamment en fonction de la température de l'huile. En particulier, le système de lubrification peut comporter au moins trois points de prélèvement du circuit d'huile pour délivrer les différentes pressions de pilotage, comprenant la sortie de la pompe à huile, la sortie d'un filtre à huile disposé en aval de cette pompe, et une rampe d'alimentation en pression d'huile de la culasse du moteur. Avantageusement, le prélèvement alternatif de différentes pressions d'huile, est réalisé par une électrovanne commandée par le moyen de contrôle. Avantageusement, l'électrovanne comporte une position qui permet de faire chuter la pression d'huile de la chambre de pilotage, en la reliant au carter d'huile. Selon un mode de réalisation, la pompe à huile à cylindrée variable comporte un rotor comprenant des palettes radiales qui coulissent vers l'extérieur, pour venir en appui sur la surface interne d'un stator. L'invention a aussi pour objet un calculateur de contrôle d'un moteur thermique disposant d'un système de lubrification comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, ce calculateur comportant le moyen de contrôle de la pompe à cylindrée variable. L'invention a aussi pour objet un moteur thermique comprenant un système de lubrification, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant d'un moteur thermique comprenant un système de lubrification, qui comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente un circuit d'huile d'un système de lubrification selon l'art antérieur, équipant un moteur thermique ; - la figure 2 présente une vue de détail de la pompe à huile à cylindrée variable, de ce moteur thermique ; - la figure 3 présente un circuit d'huile d'un système de lubrification selon l'invention ; et - la figure 4 est un graphique présentant en fonction de la vitesse de rotation du moteur, différentes courbes de pression d'huile générées par la pompe.

La figure 1 présente un moteur thermique 1 comprenant un bloc moteur 2 recevant les cylindres, en dessous duquel se trouve un carter d'huile 4 contenant l'huile de lubrification. Une pompe à huile 6 qui est à cylindrée variable, aspire par un tamis d'aspiration 8 l'huile contenue dans le carter 4. L'huile sous pression passe ensuite dans un filtre à huile 10 pour être purifiée, puis est distribuée dans différentes canalisations. Une première canalisation 12 alimente le bloc moteur 2, pour lubrifier les paliers du vilebrequin et les bielles, ainsi qu'un turbocompresseur d'air 14 dans le cas d'un moteur suralimenté. Une deuxième canalisation forme une rampe 16 qui alimente la culasse 18, pour lubrifier notamment les paliers de l'arbre à came ainsi que les poussoirs des soupapes. La pression d'huile sortant du filtre à huile 10, est renvoyée par un conduit 24 à une chambre de pilotage 22 de cylindrée de la pompe à huile 6. Un calculateur de contrôle moteur 20 pilote le moteur thermique, notamment l'allumage et l'injection de carburant, en fonction de différents paramètres de fonctionnement de ce moteur indiqués par des capteurs, et de la demande du conducteur. La figure 2 présente la pompe à huile 6 à cylindrée variable, comportant un rotor 32 comprenant des palettes radiales 34 qui coulissent radialement vers l'extérieur pour venir en appui sur la surface interne cylindrique de section circulaire, d'un stator 36 comprenant un axe décalé par rapport à celui du rotor de manière à obtenir avec la rotation de ce rotor, une variation du volume de chaque chambre située entre deux palettes. La chambre de pilotage 22 forme un volume étanche se trouvant entre le carter 30 de la pompe 6, et une partie de la surface externe du stator 36.

Un segment d'étanchéité 42 maintient une étanchéité entre le stator 36 et le carter de pompe 30, de manière à éviter des fuites d'huile hors de la chambre de pilotage 22 lors des mouvements de ce stator. Le réglage de la cylindrée de la pompe à palettes 6, consiste à déplacer le stator 36 pour rapprocher ou éloigner son centre de l'axe du rotor, de manière à respectivement réduire ou augmenter la cylindrée. Pour effectuer ce déplacement, le stator 36 pivote autour d'un pivot 38 formé dans le carter 30 de la pompe, sous l'effet de la pression de pilotage se trouvant dans la chambre de pilotage 22, qui agit sur ce stator constituant un piston pour le déplacer à l'encontre d'un ressort de rappel 40.

La régulation de la cylindrée de la pompe à huile 6 se réalise de manière automatique. Quand la pression monte trop en sortie du filtre à huile 10, par exemple avec une huile froide et peu fluide, ou avec une vitesse de rotation du moteur thermique élevée, cette pression communiquée à la chambre de pilotage 22 presse plus fortement sur le stator 36 qui pivote en comprimant le ressort de rappel 40. L'axe du stator 36 se rapproche alors de celui du rotor 32, ce qui diminue la cylindrée de la pompe 6 et fait descendre la pression délivrée. A l'inverse quand la pression diminue trop en sortie du filtre à huile 10, par exemple avec une huile chaude et très fluide, ou avec une faible vitesse de rotation du moteur thermique, cette pression de pilotage communiquée à la chambre de pilotage 22 presse moins fortement sur le stator 36 qui revient en position arrière sous l'effet du ressort de rappel 40. L'axe du stator 36 s'éloigne alors de celui du rotor 32, ce qui augmente la cylindrée de la pompe 6 et remonte la pression délivrée.

La figure 3 présente un moteur thermique 51 comprenant en variante, une électrovanne 50 d'alimentation de la chambre de pilotage 22, qui peut recevoir une pression d'huile de pilotage venant de trois conduits différents suivant la position du tiroir de cette électrovanne commandé par le calculateur de contrôle moteur 20. La première pression de pilotage la plus élevée vient du premier conduit 52 relié directement à la sortie de la pompe à huile 6, la deuxième pression de pilotage moyenne vient du deuxième conduit 24 relié à la sortie du filtre à huile 10, après une chute de pression due au passage de ce filtre, et la troisième pression de pilotage plus faible vient du troisième conduit 54 relié à la rampe 16 de la culasse 18, cette pression étant plus faible à cause de l'éloignement de la pompe 6, et des pertes de charge dues à la distance. L'électrovanne 50 est aussi reliée par un conduit d'évacuation 56 au carter d'huile 4, qui permet dans une position de vidange de faire chuter la pression de la chambre de pilotage 22, en l'ouvrant vers ce carter. Dans cette position, la cylindrée de la pompe 6 est maximale.

La figure 4 présente le fonctionnement du système de lubrification suivant l'invention, en montrant en fonction de la vitesse de rotation du moteur N, la pression d'huile P mesurée en sortie de la pompe à huile 6. La courbe inférieure 60 présente le besoin minimum de pression d'huile P en fonction de la vitesse du moteur N, qui est sensiblement linéaire par rapport à cette vitesse. La courbe supérieure 62 présente la variation de pression pour une pompe à huile ne comportant pas de cylindrée variable. La pression P augmente de manière continue en fonction de la vitesse de rotation, avec une pente plus faible à la fin due notamment à l'augmentation des pertes.

La première courbe intermédiaire 64 présente la variation de pression pour une pompe à huile comportant une cylindrée variable, pilotée avec un dispositif conventionnel réalisé sur le moteur 1 décrit figure 1. La pression P augmente d'abord de manière continue en fonction de la vitesse de rotation en suivant la courbe supérieure 62 jusqu'à la vitesse N1, la pression de pilotage dans la chambre de pilotage 22 pour ces petites vitesses de rotation, est insuffisante pour déplacer le stator 36 de la pompe, et la cylindrée reste maximale. Puis la pression P devient suffisante pour que la pression de pilotage réduise la cylindrée de la pompe 6, ce qui génère une autorégulation qui tend à réduire la cylindrée et donc cette pression P, qui atteint une valeur de plafonnement P1 légèrement supérieure à la valeur maximale du besoin 60 du moteur. On économise ainsi une certaine puissance d'entraînement de la pompe, grâce à la réduction de pression P par rapport à la courbe supérieure 62.

La deuxième courbe intermédiaire 66 présente la variation de pression pour une pompe à huile pilotée avec un dispositif suivant l'invention, les trois conduits d'alimentation 24, 52, 54 délivrant trois niveaux de pression de pilotage différents. Pour les petites vitesses de rotation N, le calculateur de contrôle moteur 20 pilote d'abord l'électrovanne 50 par la pression de pilotage la plus forte venant du conduit 52 relié à la sortie de la pompe à huile 6, pour arriver rapidement à un premier palier bas de plafonnement P3 de la pression P. A partir d'un premier seuil de vitesse N2, le calculateur de contrôle moteur 20 pilote ensuite l'électrovanne 50 avec la pression de pilotage moyenne venant du conduit 24 relié à la sortie du filtre à huile 10, pour arriver ensuite à un deuxième palier intermédiaire de plafonnement P2 de la pression P. Et a partir d'un deuxième seuil de vitesse N3, le calculateur de contrôle moteur 20 pilote l'électrovanne 50 avec la pression de pilotage la plus faible venant du conduit 54 relié à la rampe 16 de la culasse 18, pour arriver enfin au dernier plafonnement P3 de la pression P. De cette manière, en ajustant les seuils de vitesse N gardés en mémoire dans le calculateur moteur 20, qui sont avantageusement variables, en particulier en fonction de la température de l'huile, on obtient une courbe de pression 66 d'alimentation en huile qui peut suivre au mieux le besoin du moteur 60, en restant juste au dessus de ce besoin.

Le système de lubrification selon l'invention, en utilisant différents niveaux de pression d'huile disponibles sur le moteur, permet un ajustement de la pression d'huile délivrée P de manière à réduire la puissance mécanique absorbée par la pompe à huile 6, sans utiliser d'électrovanne proportionnelle qui est relativement couteuse.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1 - Système de lubrification d'un moteur thermique (51), disposant d'une pompe à huile à cylindrée variable (6) commandée par un moyen de contrôle (20), qui alimente un circuit d'huile, cette pompe comprenant au moins une chambre de pilotage (22) comportant une surface formant un piston de réglage soumis à une pression de pilotage, afin de faire varier la cylindrée de la pompe, caractérisé en ce que la pression de pilotage, est prélevée alternativement en plusieurs points (24, 52, 54) du circuit d'huile du moteur, qui délivrent différentes pressions.
2. 2 - Système de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle (20) comporte en mémoire des seuils de vitesse de rotation du moteur (N2, N3), correspondant à un changement de la pression de pilotage, prélevée en un point différent du circuit d'huile.
3. 3 - Système de lubrification selon la revendication 2, caractérisé en ce que les seuils de vitesse (N1, N2) sont variables, notamment en fonction de la température de l'huile.
4. 4 - Système de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois points de prélèvement du circuit d'huile pour délivrer les différentes pressions de pilotage, comprenant la sortie de la pompe à huile (6), la sortie d'un filtre à huile (10) disposé en aval de cette pompe, et une rampe (16) d'alimentation en pression d'huile de la culasse du moteur (18).
5. 5 - Système de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le prélèvement alternatif de différentes pressions d'huile, est réalisé par une électrovanne (50) commandée par le moyen de contrôle (20).
6. 6 - Système de lubrification selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électrovanne (50) comporte une position qui permet de faire chuter la pression d'huile de la chambre de pilotage (22), en la reliant au carter d'huile (4).
7. 7 - Système de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à huile (6) à cylindrée variable comporte un rotor (32) comprenant des palettes radiales (34) qui coulissent vers l'extérieur, pour venir en appui sur la surface interne d'un stator (36).
8. 8 - Calculateur de contrôle d'un moteur thermique (51) disposant d'un système de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte le moyen de contrôle (20) de la pompe à cylindrée variable (6).
9. 9 - Moteur thermique (51) comportant un système de lubrification, caractérisé en ce que ce système de lubrification est réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7.
10. 10 - Véhicule automobile disposant d'un moteur thermique (1) comprenant un système de lubrification, caractérisé en ce que ce système de lubrification est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.