Brevet FR2762360A1 — publié le 19981023

L'invention concerne un moteur, en particulier un moteur à combustion interne de véhicule automobile. Elle concerne notamment un carter pour ce moteur. Les moteurs thermiques possèdent un circuit de lubrification qui permet de lubrifier un certain nombre d'organes mobiles du moteur tels que les pistons, le (ou les) arbre(s) à cames, les paliers, etc.. L'huile de lubrification est amenée jusqu'aux organes à lubrifier par le biais d'une pompe. Cette pompe comporte une crépine qui est immergée dans la réserve d'huile qui se trouve dans un carter inférieur, dans la partie la plus basse du moteur. Cette partie basse du moteur constitue un puits formant réservoir d'huile dans lequel l'huile revient par gravité après la lubrification des différents organes. La présente invention concerne par exemple un moteur à combustion interne comprenant un bloc cylindre surmonté d'une culasse, un ou plusieurs pistons se déplaçant dans le bloc cylindre, un vilebrequin relié aux pistons, un carter inférieur comportant le puits à huile, et un circuit de lubrification comportant une pompe munie d'une crépine qui plonge dans le puits à huile pour amener l'huile à des points de lubrification du moteur. Le moteur à combustion interne est en outre associé à un circuit de refroidissement par eau. En effet, la chaleur résultant de la combustion du carburant dans le bloc moteur peut entraîner une détérioration des pistons, du cylindre et de la culasse. Pour limiter cet échauffement, le circuit de refroidissement comprend une pompe, un radiateur et une série de canalisations faisant partie du moteur, afin de limiter, par échange thermique, I'échauffement du moteur. Le démarrage d'un moteur tel que décrit précédemment présente, après une longue période d'inactivité, un certain nombre d'inconvénients. En effet, dans la phase de démarrage à froid d'un moteur thermique, la surconsommation, liée aux frottements et à l'augmentation de la richesse en carburant du mélange pour le moteur, est particulièrement importante. De plus, la pollution entraînée par la richesse élevée du mélange de combustion est très largement supérieure à celle que l'on peut enregistrer en phase d'utilisation normale, le moteur étant chaud. Enfin, à froid, la viscosité de l'huile de lubrification est relativement importante, et par conséquent elle ne lubrifie pas les différents organes en mouvement aussi bien que lorsqu'elle atteint une température de fonctionnement à laquelle elle est plus fluide. Par conséquent, à froid, L'huile protège moins bien les organes des différents frottements entre les pièces en mouvement. Avant d'atteindre le fonctionnement normal du moteur, sans surconsommation particulière, sans pollution exagérée, et avec des frottements entre les organes mobiles les plus réduits possible, il faut une certaine période durant laquelle le moteur chauffe. A titre d'exemple et pour un moteur donné, lors de la phase de chauffe du moteur, l'eau du système de refroidissement et l'huile de lubrification montent en température, pour atteindre la température de 95 , température à laquelle le moteur a un fonctionnement normal. Cette température de 95" est atteinte uniquement après environ dixhuit minutes de fonctionnement du moteur. Cependant, les montées en température de l'eau et de l'huile se font différemment, I'eau atteignant plus rapidement une température plus élevée que l'huile. A titre d'exemple, des essais ont révélé qu'il fallait actuellement huit minutes à l'eau pour atteindre la température de 90 , et treize minutes à l'huile pour atteindre seulement la température de 80". Les températures de l'eau et de l'huile convergent ensuite vers la température de 95" de fonctionnement optimal du moteur. Pour remédier au problème de la lenteur de la montée en température du moteur, et limiter tous les inconvénients qui y sont liés, la présente invention propose de stocker, au moment de l'arrêt du moteur1 I'énergie thermique fournie à l'eau et à l'huile pendant le fonctionnement du moteur, afin de pouvoir en restituer une partie lors d'un démarrage ultérieur. C'est ainsi que l'invention propose un moteur à combustion interne de véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement et un circuit de lubrification de différents organes du moteur comprenant un carter en deux parties, une partie supérieure qui loge des éléments du moteur et une partie inférieure pour l'accumulation du liquide de lubrification, caractérisé en ce que les parois de la partie inférieure sont isolantes afin de limiter, après l'arrêt du moteur, la baisse de température d'une partie du liquide de lubrification. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - toutes les parois du carter sont isolantes - la partie inférieure est fermé à sa partie supérieure par une cloison percée d'un orifice libre unique de retour par gravité du liquide de lubrification - la cloison est isolante - les parois et la cloison sont réalisées avec une double paroi isolante à vide d'air - la partie inférieure du carter est traversé par au moins un tube dans lequel circule le liquide de refroidissement - le conduit de circulation du liquide de refroidissement traversant le partie inférieure du carter consiste en un faisceau tubulaire à ailettes pour former un échangeur thermique liquide de refroidissement - liquide de lubrification - le moteur est associé à un radiateur de refroidissement traversé par le liquide de refroidissement lorsque la température du liquide est supérieure à une valeur déterminée, le circuit de refroidissement comprenant un thermostat qui régule la circulation du liquide à travers le radiateur en fonction de la température du liquide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin dont la figure unique est une vue schématique en coupe de la partie inférieure d'un carter conformément aux enseignements de l'invention. On a représenté sur la figure unique un carter 10, agencé à la partie inférieure d'un moteur 11, qui est composé principalement d'une partie supérieure 13 et d'une partie inférieure 12. Le carter 10 est fixé par son extrémité supérieure à la partie basse du bloc-cylindre du moteur. La partie inférieure 12 est prévue pour recevoir et accumuler l'huile de lubrification. Selon une conception connue, la partie supérieure 13 du carter 10 contient une pompe 14 qui aspire l'huile contenue dans la partie inférieure 12 du carter 10 par le biais d'une crépine 16 immergée dans l'huile. La pompe à huile 14 collecte l'huile contenue dans la partie inférieure 12 du carter 10, et la transmet à tous les points de lubrification (non représentés) du moteur 11 et en particulier à tous les organes en mouvement. L'invention propose un modèle particulier de carter, avec en particulier sa partie inférieure 12 comprenant le puits à huile qui est délimitée par des parois latérales et de fond 18 et une cloison supérieure 20 qui sont isolants thermiquement. De cette façon, après l'arrêt du moteur, L'huile de lubrification stockée dans le puits à huile aux parois isolantes, ne subira qu'un minimum de déperdition de chaleur latéralement ou vers le haut. L'huile de lubrification conservée à une température élevée permettra au démarrage suivant de réchauffer les chambres de combustion, et de diminuer les frottements par sa viscosité réduite. Les parois 18 de la partie inférieure 12 du carter et la cloison supérieure 20 qui ferme la partie inférieure 12, sont réalisés avec une paroi double à vide d'air pour faire office d'isolant thermique. Cette cloison supérieure de fermeture 20 possède une forme particulière, globalement en forme de pointe de diamant dirigée vers le bas. Cette forme particulière permet de diriger vers un orifice unique 22 toute l'huile de lubrification des parties hautes du moteur 11 qui revient par gravité vers la partie inférieure 12 du carter 10. Ainsi, L'huile glisse le long des parois inclinées de la cloison supérieure 20 et revient d'elle-même dans la partie inférieure 12 du carter 10. La cloison supérieure 20 est percé de deux orifices, I'un pour permettre le retour d'huile vers la partie inférieure 12, et l'autre pour permettre le passage de la crépine 16 de la pompe 14. Ces deux orifices sont calibrés au minimum afin d'éviter toute perte de chaleur inutile, tout en leur laissant une taille suffisante pour leur permettre de jouer leur rôle convenablement. Conformément à un autre aspect de l'invention, la partie inférieure isolante 12 du carter 10 est traversée par une partie du circuit de refroidissement du moteur 11. Cette partie du circuit de refroidissement est constituée par un faisceau tubulaire 24 à ailettes 25. La surface d'échange thermique entre l'eau du circuit de refroidissement et l'huile de lubrification est la plus importante possible pour faciliter le transfert thermique, formant un échangeur thermique liquideliquide. De plus, I'eau contenue dans cette partie 24 du circuit de refroidissement est maintenue après l'arrêt du moteur 11, à la même température que l'huile de lubrification. Conformément à l'invention, lors de la mise en route du moteur 11, les pompes à huile et à eau puisent dans la partie inférieure 12 du carter 10 les fluides de lubrification et de refroidissement et les font circuler en boucle interne dans le moteur 11, permettant ainsi un échauffement plus rapide du moteur 11. L'eau du circuit de refroidissement venant du moteur 11 pénètre dans le carter inférieur 12 par la canalisation 26, le traverse dans le faisceau tubulaire 24 à ailettes 25 dans lequel se produit l'échange thermique, et elle ressort par la canalisation 28. De plus, étant donné que l'eau atteint plus rapidement une température élevée, lors de la circulation de l'eau dans le faisceau tubulaire à ailettes contenue à l'intérieur du carter inférieur, les échanges thermiques permettent un réchauffement plus rapide de l'huile de lubrification contenue dans le carter inférieur 12. Pour permettre un échauffement rapide de l'eau du circuit de refroidissement, le circuit de refroidissement comprend un thermostat (non représenté) qui commande la circulation de l'eau dans le circuit. En effet, I'eau du circuit de refroidissement n'est dirigée vers le radiateur (non représenté) du véhicule qu'à partir d'une certaine température. Ainsi, I'eau se réchauffe dans un circuit "interne" court jusqu'à une certaine température, à partir de laquelle elle est progressivement dirigée vers le radiateur qui limite ainsi l'élévation de la température. De cette façon, la circulation de l'eau dans le faisceau tubulaire 24 à ailettes 25 contenu dans le carter inférieur 12 joue le double rôle de réchauffer l'huile de lubrification pendant toute la phase de chauffe du moteur 11 et jusqu'à ce que le liquide de refroidissement et l'huile atteignent la température approximative de 95 , puis de réguler ensuite la température de l'huile de lubrification, afin que celle-ci ne s'élève pas exagérément, lors de la phase de fonctionnement normal du moteur 11. Avec un tel agencement, les temps de montée en température du liquide de refroidissement et de l'huile de lubrification sont nettement améliorés. Ainsi, les résultats obtenus montrent que, pour le moteur évoqué précédemment, on peut atteindre en cinq minutes seulement, au lieu de huit minutes, la température de 90" pour l'eau. De même, on peut atteindre en six minutes seulement, au lieu de treize minutes, la température de 80" pour l'huile. En stockant ainsi dans le carter inférieur 12, dont les parois 18 sont isolantes, un volume approximatif de 40% du liquide de refroidissement du circuit court, on peut espérer avoir, après une période d'arrêt du moteur 11 d'environ 24 heures, une température du liquide de refroidissement d'environ 60". L'invention permet entre autres de satisfaire pleinement aux exigences des normes de rejets polluants dans l'atmosphère en diminuant les besoins important du moteur au démarrage et les rejets qui en découlent. REVENDICATIONS 1. Moteur (11) à combustion interne de véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement et un circuit de lubrification de différents organes du moteur (11) comprenant un carter (10) en deux parties, une partie supérieure (13) qui loge des éléments du moteur (11) et une partie inférieure (12) pour l'accumulation du liquide de lubrification, caractérisé en ce que les parois (18) de la partie inférieure (12) sont isolantes afin de limiter, après l'arrêt du moteur (11), la baisse de température d'une partie du liquide de lubrification. 2. Moteur (11) selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes les parois (18) du carter (10) sont isolantes. 3. Moteur (11) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie inférieure (12) est fermé à sa partie supérieure par une cloison (20) percée d'un orifice libre unique (22) de retour par gravité du liquide de lubrification. 4. Moteur (11) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloison (20) est isolante. 5. Moteur (11) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les parois (18) et la cloison (20) sont réalisées avec une double paroi isolante à vide d'air. 6. Moteur (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie inférieure (12) du carter (10) est traversé par au moins un tube (24) dans lequel circule le liquide de refroidissement. 7. Moteur (11) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le conduit de circulation du liquide de refroidissement traversant le partie inférieure (12) du carter (10) consiste en un faisceau tubulaire (24) à ailettes (25) pour former un échangeur thermique liquide de refroidissement - liquide de lubrification. 8. Moteur (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un radiateur de refroidissement traversé par le liquide de refroidissement lorsque la température du liquide est supérieure à une valeur déterminée, le circuit de refroidissement comprenant un thermostat qui régule la circulation du liquide à travers le radiateur en fonction de la température du liquide.