Brevet FR2704275A1 — publié le 19941028

DISPOSITIF POUR LE CHAUFFAGE DE L'HUILE D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention concerne un dispositif pour le chauffage de l'huile de graissage d'un moteur à combustion interne équipant notamment les véhicules automobiles. Les problèmes de température de l'huile de lubrification et notamment le problème de la montée en température de l'huile au démarrage des moteurs se posent depuis longtemps à l'homme de l'art. En effet, il est connu que lors du démarrage d'un moteur froid, les pertes par frottement de l'équipage mobile dues à une mauvaise lubrification du fait de l'huile qui n'a pas encore atteint sa température optimale de fonctionnement, sont un des facteurs importants de la surconsommation en carburant et des fortes émissions de polluants Différents dispositifs prévoyant des moyens de chauffage de l'huile ont été développés pour résoudre ce problème, on peut par exemple citer le document EP-A-394.796 qui décrit la mise en place de résistances de chauffage dans le carter d'huile du moteur ou encore le document EP-A-401.329 qui divulgue un filtre à huile chauffant. Toutefois ces dispositifs connus dans lesquels l'huile de lubrification est chauffée au droit du carter d'huile ont pour inconvénients, ou bien de nécessiter une très forte puissance électrique pour pouvoir fonctionner, ou bien de ne pas chauffer suffisamment rapidement l'huile pour éviter la surconsommation du moteur au démarrage. La Demanderesse a pu établir d'une part que les frottements dus à l'entrainement de l'équipage mobile d'un moteur à combustion interne étaient imputables principalement aux frottements des tourillons et des manetons du vilebrequin dans leurs paliers et que d'autre part une grande partie des calories apportées à l'huile au niveau du carter d'huile se dissipait à travers le bloc moteur par conduction et que l'huile initialement chauffée était finalement considérablement refroidie lorsqu'elle atteignait les organes à lubrifier. Le but de la présente invention est donc de pallier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de réchauffage de l'huile permettant sans ou avec peu d'apport d'énergie une montée en température rapide de l'huile de lubrification au droit des paliers du vilebrequin, permettant ainsi d'opérer de manière simple et économique la réduction de la consommation des moteurs à combustion interne et les émissions de polluants en phase de démarrage ainsi que la réduction de l'usure des organes moteur. Le dispositif selon l'invention pour le chauffage de l'huile est agencé dans le circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne qui comprend classiquement un carter formant réserve d'huile, une pompe, des moyens de filtration, une rampe d'alimentation disposée sensiblement parallèlement à la ligne d'arbre du moteur et des conduits calibrés agencés dans le bloc moteur pour amener l'huile sous pression aux coussinets des différents paliers supportant en rotation le vilebrequin du moteur. Selon l'invention, le dispositif pour le chauffage de l'huile est caractérisé par le fait que des moyens de chauffage et/ou d'isolation thermique sont disposés au voisinage immédiat des paliers. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de chauffage et d'isolation thermique sont montés à l'intérieur des conduits calibrés et/ou autour des coussinets. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de chauffage sont formés par des douilles cylindriques creuses logées à l'intérieur des conduits calibrés, chacune de ces douilles comportant une résistance chauffante disposée en hélice. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les parois intérieures des douilles au contact de l'huile sont réalisées en matériaux conducteurs de la chaleur et en ce que leurs parois extérieures sont réalisées en un matériau isolant thermiquement. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens d'isolation thermique sont formés par des revêtements en matériau thermiquement isolant entourant la surface des coussinets. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en coupe partielle transversale d'un palier de vilebrequin suivant l'invention. Traditionnellement la lubrification d'un vilebrequin de moteur à combustion interne consiste à amener de l'huile de graissage sous pression aux surfaces de portée cylindriques du vilebrequin constituées par les tourillons tournant dans les paliers du carter cylindres et par les manetons tournant dans les têtes de bielle. L'huile en provenance de la pompe d'alimentation arrive à la rampe principale, puis aux paliers du carter cylindres par différents ajutages. Les coussinets intégrés ou rapportés comportent des perçages et/ou une gorge circulaire de façon à alimenter en huile les tourillons ainsi que les conduits percés dans les bras du vilebrequin, conduits qui emmènent l'huile des tourillons aux manetons. Conformément à la figure 1, le vilebrequin 8 d'un moteur à combustion interne, est figuré en position dans un palier 1 porté par le carter cylindres 2. Seules les parties constitutives du vilebrequin 8 et du carter cylindres 2 qui intéressent l'invention ont été figurées. Le vilebrequin 8 comporte classiquement une succession de surfaces cylindriques de portée tourillons et manetons. Le tourillon 9 figuré, est destiné à tourner dans un palier 1 fixe du carter cylindres 2. Le logement du palier est muni classiquement d'un coussinet cylindrique 7. Le palier 1 et le coussinet 7 sont réalisés traditionnellement en deux parties pour permettre le montage du vilebrequin, ainsi le palier 1 est formé d'un demi palier supérieur porté par une nervure du carter cylindres 2 et d'un demi palier inférieur rapporté 3, encore appelé chapeau de palier. La lubrification du palier 9 est opérée de la façon suivante. De l'huile sous pression est amenée, depuis la rampe principale d'arrivée d'huile au moteur non figurée, jusqu'au palier 1 du tourillon 9 par un ajutage 4 qui traverse la nervure du carter cylindres 2. Un perçage prolonge cet ajutage à travers le coussinet 7 et amène l'huile au jeu de fonctionnement défini entre le coussinet 7 et le tourillon 9. Une gorge pratiquée dans le coussinet permet une bonne répartition de l'huile autour du tourillon. Un canal percé à travers le vilebrequin relie ensuite le tourillon au maneton qui lui est adjacent. L'huile sous pression acheminée par le canal débouche au niveau du maneton et permet ainsi la lubrification du jeu de fonctionnement entre le maneton et le coussinet de tête de bielle. Des moyens suivant l'invention pour accélérer la montée en température de l'huile sont positionnés directement au niveau du conduit calibré 4. Ces moyens comprennent des moyens de chauffage se présentant sous la forme d'une douille 5 formée d'un corps tubulaire creux. Cette douille 5 présente une paroi interne cylindrique au contact de l'huile réalisée en matériau bon conducteur thermique et une paroi extérieure cylindrique coaxiale au contact du carter cylindres 2 et réalisée elle en matériau isolant. Entre ces parois est disposée une résistance chauffante électrique disposée en hélice. La résistance chauffante est raccordée à un circuit d'alimentation électrique et à un boîtier de contrôle non figurés. Le boftier de contrôle à pour objet de piloter la mise sous tension de la résistance chauffante à des moments prédéterminés du fonctionnement du moteur telle que la phase de démarrage de ce dernier, à partir du suivi de paramètres caractéristiques tels que le régime, la charge et/ou la température, etc... Grâce à la position de la douille 5 dans le conduit calibré 4, l'huile alimentant le palier 1 est portée à une température suffisante pour permettre la réduction des frottements du vilebrequin à l'intérieur du coussinet. Cet agencement permet, de plus, d'offrir un rendement élevé puisque les moyens de chauffage sont disposés à proximité immédiat des paliers et ne chauffent que l'huile allant dans ces paliers. Ainsi le dispositif objet de l'invention permet tout à la fois une montée rapide en température pour une dépense énergétique minimale, et ce contrairement à l'art antérieur ot les moyens de chauffage sont disposés directement dans le réservoir d'huile générant un grand gaspillage d'énergie et une montée relativement lente en température de l'huile au droit des paliers. En effet, selon l'art antérieur, une quantité considérable d'énergie est dépensée inutilement pour chauffer toute la réserve d'huile ou encore dissipée par transfert thermique dans le carter cylindres le long du circuit amenant l'huile aux paliers. D'autres moyens suivant l'invention pour accélérer la montée en température de l'huile sont positionnés directement au niveau du palier 1 conduit calibré 4. Ces moyens comprennent par exemple un revêtement 6 en matériau thermiquement isolant entourant la surface extérieure du coussinet 7. Ce revêtement, qui peut être réalisé par un simple dépôt sur le coussinet ou encore sous la forme d'une bague rapportée, forme un écran thermique limitant les transferts thermiques entre le coussinet 7 et le carter cylindres 2 qui conduisent au refroidissement de l'huile. Ces moyens d'isolement thermique du coussinet peuvent être utilisés conjointement avec les moyens de chauffage électriques 5 ou bien même se suffire à eux mêmes. En effet, le frottement du tourillon 9 sur le coussinet 7 provoque naturellement le réchauffement de l'huile, l'isolation du coussinet accélère alors ce réchauffement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi les moyens de chauffage électriques peuvent être réalisés sous la forme d'un coussinet chauffant en disposant à la périphérie extérieure du coussinet 7 des moyens de chauffage adaptés. Ainsi un revêtement isolant 6 peut être prévu sur le vilebrequin 8 au droit des tourillons et des manetons pour limiter les déperditions thermiques à travers ce dernier. Ainsi l'isolation thermique des paliers, côté carter ou côté vilebrequin, peut être réalisée par des revêtements de surface ou bien encore par des compositions ou des alliages adaptés constituant la matière même de ces organes. REVENDICATIONS (1] Dispositif pour le chauffage de l'huile utilisée dans le circuit de lubrification d'un moteur à combustion interne comprenant un carter formant réserve d'huile, une pompe, des moyens de filtration, une rampe d'alimentation disposée sensiblement parallèlement à la ligne d'arbre du moteur et des conduits calibrés (4) agencés dans le bloc moteur (2) pour amener l'huile sous pression aux coussinets (7) des différents paliers (1) du vilebrequin caractérisé par le fait que des moyens de chauffage (5) et/ou d'isolation thermique (6) sont disposés au voisinage immédiat desdits paliers (1), de façon à favoriser la montée en température de l'huile à l'intérieur desdits paliers (1). t2] Dispositif pour le réchauffage de l'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (5,6) sont montés à l'intérieur des conduits calibrés (4) et/ou autour des coussinets (7). [3] Dispositif pour le réchauffage de l'huile selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage sont formés par des douilles cylindriques creuses logées à l'intérieur des conduits calibrés (4), chacune de ces douilles comportant une résistance chauffante disposée en hélice. [4] Dispositif pour le réchauffage de l'huile selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois intérieures des douilles (5) au contact de l'huile sont réalisées en matériaux conducteurs de la chaleur et en ce que les parois extérieures des douilles (5) sont réalisées elles en matériaux isolants thermiquement. t5] Dispositif pour le réchauffage de l'huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'isolation thermique comprennent des revêtements (6) en matériau thermiquement isolant entourant la surface extérieure des coussinets (7). [6] Dispositif pour le réchauffage de l'huile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'isolation thermique comprennent des revêtements en matériau thermiquement isolant entourant la surface extérieure des tourillons (9).