Brevet FR2745329A1 — publié le 19970829

CIRCUIT DE LUBRIFICATION POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se rapporte à un circuit de lubrification pour moteur à combustion interne du type multicylindre destiné notamment à équiper un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un circuit de lubrification adapté pour permettre la lubrification et le refroidissement des pistons du moteur. Les pistons d'un moteur à combustion interne de type multicylindre, et notamment d'un moteur diesel à allumage par compression, sont soumis à de très fortes sollicitations thermiques ainsi qu'à des contraintes mécaniques élevées. Pour assurer leur tenue en service, il est donc nécessaire d'évacuer les charges thermiques et refroidir leur zone segmentée tout en opérant la lubrification des différentes surfaces frottantes telles que les articulations bielle-piston et les alésages cylindriques dans lesquels les pistons sont montés coulissant. Parmi les différentes solutions développées pour opérer le refroidissement des pistons d'un moteur, la solution la plus communément utilisée consiste à refroidir la partie inférieure de la tête des pistons par un jet d'huile envoyé depuis un gicleur ou buse d'injection fixée à l'extrémité inférieure de l'alésage et alimentée en huile sous pression par une rampe spéciale disposée dans le carter cylindres. L'huile envoyée par le gicleur, circule de préférence à travers un canal annulaire ou un serpentin, ménagé dans la tête du piston avant d'être renvoyée vers le carter d'huile du moteur. Pour pouvoir opérer en même temps le refroidissement de la tête du piston et la lubrification des surfaces frottantes du piston, la technique connue selon l'art antérieur consiste donc, comme cela est notamment décrit dans le document DE-A-4.243.571, à orienter la buse d'injection de façon telle que le jet d'huile n'atteigne l'entrée du canal annulaire que pendant une fraction prédéterminée de la course du piston et arrose le reste du temps, les surfaces à lubrifier comme la jupe du piston. Cette solution présente toutefois les inconvénients d'une part, de nécessiter un positionnement très précis de la buse d'injection et d'autre part, de ne pas assurer une circulation permanente de l'huile dans le canal annulaire de refroidissement du piston, ce qui peut s'avérer préjudiciable lors de certains points de fonctionnement du moteur, tels que sous tortes charges. Dans de telles conditions en effet, le taux de renouvellement de l'huile dans le canal annulaire peut s'avérer insuffisant pour évacuer convenablement la charge thermique, ce qui peut provoquer la calcination de l'huile ou même une ébullition créant des surpressions à l'intérieur du canal faisant obstacle à l'admission de toute nouvelle huile avec le risque alors, que survienne une concentration de chaleur entraînant le percement du piston par la pression des gaz. Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un circuit de lubrification pour moteur à combustion interne, de conception particulièrement simple et économique, permettant tout à la fois le refroidissement des pistons par jet d'huile et la lubrification de leurs surfaces frottantes. Le circuit de lubrification pour moteur à combustion interne selon l'invention, comporte une rampe d'alimentation d'huile sous pression ménagée à la partie inférieure du carter cylindres du moteur et au moins une buse d'injection d'huile conformée pour diriger un jet d'huile sur la face inférieure de la tête d'un piston monté coulissant dans un alésage cylindrique correspondant du carter cylindres. Selon l'invention, le circuit de lubrification pour moteur à combustion interne est caractérisé en ce que la buse d'injection est conformée pour diriger en même temps deux jets d'huile, un premier jet d'huile sur les parois de l'alésage cylindrique afin de lubrifier les contacts piston-cylindre et un second jet d'huile sur la face inférieure de la tête du piston pour refroidir cette dernière. Selon le circuit de lubrification pour moteur à combustion interne objet de l'invention, le seoond jet d'huile est dirigé directement dans le trou d'entrée d'un canal annulaire de refroidissement s'étendant radialement à travers la tête dudit piston. Selon le circuit de lubrification pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la buse d'injection est formée par un corps creux venant se fixer sur le carter cylindres du moteur et un bras tubulaire comprenant un canal intérieur débouchant à l'extrémité libre du bras par deux orifices distincts d'injection pour former respectivement le premier et le second jet d'huile. Selon le circuit de lubrification pour moteur à combustion interne objet de l'invention, la buse d'injection est fixée au carter cylindres du moteur au moyen d'une vis creuse qui débouche dans la rampe d'alimentation en huile sous pression. 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 aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en çoupe longitudinale d'un alésage cylindrique de moteur à combustion interne comportant un piston refroidi par jet d'huile à partir du circuit de lubrification selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1, détaillant la buse d'injection d'huile selon l'injection. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés sur les dessins annexés. De plus, pour faciliter la lecture de ces dessins, les mêmes pièces portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Conformément à la figure 1, on voit un alésage cylindrique référencé 2 porté par le bloc ou carter cylindres 1 d'un moteur à combustion interne, par exemple un moteur diesel à allumage par compression à quatre cylindres en ligne. A l'intérieur de cet alésage cylindrique 2 est logé à coulissement un piston correspondant 3 qui est destiné à entraîner le vilebrequin du moteur par l'intermédiaire d'une bielle non figurée. Le piston 3 est représenté sur la figure 1 dans sa position supérieure de point mort haut. Le piston 3 se compose classiquement d'une tête 30 destinée à fermer la chambre de combustion et qui reçoit la pression des gaz. Cette tête 30 porte circonférentiellement les gorges 31 dans lesquelles sont logés les segments qui assurent l'étanchéité entre le piston 3 et le cylindre 2. La tête 30 se prolonge vers le bas par une jupe 32 qui frotte contre les parois du cylindre 2 et guide le mouvement du piston 3. Enfin, des bossages 33 reçoivent l'axe non figuré qui assure l'articulation du piston 3 au pied de la bielle. Dans la partie supérieure de la tête 30 du piston 3 est agencé un canal annulaire 4 s'étendant radialement au même niveau que les gorges 31 ménagées à la périphérie du piston pour retenir les segments. Ce canal annulaire 4 utilisé pour refroidir la tête 30 du piston par circulation d'huile de lubrification, communique vers l'extérieur par deux trous longitudinaux dirigés vers le bas, à savoir un trou d'amenée 5 et un trou de sortie non figuré. L'huile de lubrification alimentant le canal 4 est injectée à travers le trou 5 depuis une buse d'injection appropriée disposée sous le piston 3 à l'extrémité de l'alésage cylindrique 2. L'huile arrivant par le trou d'entrée 5, circule ensuite dans le canal 4 et peut opérer le refroidissement de la zone annulaire supérieure du piston 3. Avantageusement, la sortie l'huile non figurée est agencée de façon à diriger l'huile vers l'articulation bielle-piston. Le jet d'huile de lubrification arrosant l'entrée 5 du canal annulaire 4 est donc issu d'une buse d'injection 6 venant se fixer à la partie inférieure du carter cylindres de façon à s'étendre en saillie sous le piston 3. Cette buse d'injection 6 est alimentée en huile sous pression à partir d'une rampe 16 s'étendant parallèlement à la ligne des cylindres et qui dans l'exemple illustré vient de moulage avec le carter cylindres. La rampe 16 est directement reliée au circuit de lubrification du moteur qui alimente en huile sous pression les différentes surfaces de frottement du moteur. Ce circuit non figuré, comprend classiquement une pompe, qui aspire l'huile contenue dans le carter d'huile inférieur du moteur qui vient se fixer sous le carter cylindres, un fiitre à huile, une rampe principale qui alimente les paliers du vilebrequin et une rampe de distribution ménagée dans la culasse du moteur qui permet de lubrifier notamment les paliers de l'arbre à cames et les contacts camespatins. Conformément aux figures 1 et 2, la buse d'injection 6 est essentiellement constituée d'un corps creux 13 qui est fixé de façon étanche sur le carter cylindres 1 au moyen d'une vis centrale 8. Un pion 12, ou pied de centrage, assure l'immobilisation en rotation du corps 13 et un positionnement précis de la buse 6 par rapport à l'alésage cylindrique 2 et au piston 3. Le corps 13 se prolonge en direction de l'ouverture inférieure de l'alésage cylindrique 2 par un bras tubulaire 7 de longueur et de forme adaptées, comprenant un canal intérieur 9 alimenté par la cavité intérieure du corps 13. L'arrivée de l'huile en provenance de la rampe 16 dans cette cavité du corps 13 est assurée de façon simple, grâce à la vis de fixation 8 qui sert au montage de la buse d'injection 6 sur le carter cylindres 1, cette vis 8 de type creuse, par exemple de type "banjo", débouchant directement dans la rampeZ 6. Le bras 7 est donc traversé par un canal intérieur 9 pour la circulation de l'huile sous pression, ce canal 9 débouche à l'extrémité libre du bras 7 par deux orifices distincts d'injection 10 et 11 éventuellement munis d'ajutages calibrés. Le premier orifice 11 s'étendant dans le prolongement du canal 9, est orienté latéralement de façon à diriger un premier jet vers les parois de l'alésage cylindrique 2 et à venir ainsi lubrifier les surfaces de contact de la jupe 32 du piston 3. Le second orifice 11 formé par un perçage débouchant dans le canal 9, est lui orienté selon l'axe de l'alésage cylindrique 2 pour diriger son jet directement dans l'entrée 5 du canal annulaire 4 ménagé dans le piston 3. Ainsi avec la buse d'injection 6 suivant l'invention et à ses deux orifices d'injection 10 et 11, il est possible d'opérer en permanence et de façon simultanée grâce aux deux jets d'huile le refroidissement et la lubrification du piston 3 et ce, d'une façon extrêmement simple et peu onéreuse. 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. REVENDICATIONS [1] Circuit de lubrification pour moteur à combustion interne comportant une rampe (16) d'alimentation d'huile sous pression ménagée à la partie inférieure du carter cylindres (1) du moteur et au moins une buse d'injection d'huile (6) conformée pour diriger un jet d'huile sur la face inférieure de la tête (30) d'un piston (3) monté coulissant dans un alésage cylindrique (2) correspondant du carter cylindres (1), caractérisé en ce que ladite buse d'injection (6) est conformée pour diriger en même temps deux jets d'huile, un premier jet d'huile sur les parois dudit alésage cylindrique (2) et un second jet d'huile sur la face inférieure de la tête (30) dudit piston (3). [2] Circuit de lubrification pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second jet d'huile est dirigé directement dans le trou d'entrée (5) d'un canal annulaire (4) s'étendant radialement à travers la tête (30) dudit piston (3). [3] Circuit de lubrification pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite buse d'injection (6) est formée par un corps creux (13) venant se fixer sur le carter cylindres (1) du moteur et un bras tubulaire (7) comprenant un canal intérieur (9) débouchant à l'extrémité libre dudit bras (7) par deux orifices distincts d'injection (10,11) [4] Circuit de lubrification pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite buse d'injection (6) est fixée au carter cylindres (1) du moteur au moyen d'une vis creuse (8) qui débouche dans ladite rampe d'alimentation en huile sous pression (16).