Brevet FR2772431A1 — publié le 19990618

MOTEUR COMPRENANT UN SYSTEME HYDRAULIQUE HAUTE PRESSION ET UN SYSTÈME DE LUBRIFICATION BASSE PRESSION La présente invention concerne de façon générale des moteurs qui utilisent des dispositifs hydrauliques et plus parti- culièrement un moteur qui utilise une pompe basse pression pour faire circuler de l'huile de lubrification dans le moteur et une pompe haute pression pour mettre sous pression cette huile pour actionner des dispositifs hydrauliques. Les moteurs ont longtemps utilisé divers dispositifs qui en extraient de la puissance directement ou indirectement pour leur fonctionnement. Parmi ces dispositifs, on peut citer des injecteurs de carburant, des soupapes d'admission et d'échap- pement de gaz, des freins d'échappement, etc. Dans le passé, ces dispositifs ont typiquement été actionnés par des cames directe- ment entraînées par le moteur. Pour améliorer les performances du moteur sur sa plage de fonctionnement, il existait une tendance dans l'industrie à adopter des dispositifs hydrauliques à commande électronique. Un exenple de cette tendance est un système d'injecteur hydraulique à commande électronique (HEUI) utilisé par Caterpillar Inc., Peoria, Illinois dans ses moteurs diesel. Dans un système HEUI typique, une pompe haute pression maintient un collecteur à une pression relativement élevée qui est suffisante pour actionner les injecteurs hydrauliques de car- burant. La pompe haute pression extrait de l'huile d'un réservoir qui est rempli par la pompe de circulation d'huile basse pression du moteur. Après utilisation de l'huile haute pression par les injecteurs de carburant, celle-ci est amenée à retourner vers le carter à huile. Ainsi, une partie de l'huile déplacée par la pompe de lubrification d'huile à basse pression est amenée à cir- culer dans le moteur pour la lubrification et une autre partie est pompée dans le réservoir qui alimente la pompe haute pres- sion. Dans ce système actuel, la pompe haute pression est fixée à l'extérieur du moteur et donc tout bruit émis par la pompe est facile à détecter. En outre, le réservoir qui alimente la pompe haute pression est au-dessus du carter à huile du mo- teur. Il peut en résulter une durée de lancement excessive du mo- teur lors d'un démarrage à froid jusqu'à ce que la pompe basse pression fournisse assez d'huile au réservoir pour que le système hydraulique haute pression atteigne les pressions relativement élevées nécessaires à son fonctionnement. Non seulement la pompe haute pression tend à produire du bruit, mais encore son posi- tionnement à l'extérieur du moteur provoque une protubérance qui limite les possibilités de disposer le moteur dans un espace confiné. La présente invention vise à résoudre les problèmes d'encombrement de moteur, de bruits indésirables ainsi que d'au- tres caractéristiques associées aux moteurs antérieurs qui utili- sent des dispositifs hydrauliques. Pour atteindre cet objet, la présente invention prévoit un moteur comprenant un carter moteur comprenant un carter à huile contenant une certaine quantité d'huile; un système de lu- brification d'huile comprenant une pompe basse pression fixée au carter moteur; et un système hydraulique comprenant une pompe haute pression fixée au carter moteur, dans lequel la pompe haute pression est au moins partiellement immergée dans ladite quantité d'huile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système hydraulique comprend un collecteur haute pression et plusieurs dispositifs hydrauliques fixés au carter moteur; une admission vers le collecteur haute pression reliée à une sortie de la pompe haute pression; et une sortie du collecteur haute pression reliée à une entrée de chacun des dispositifs hydrau- liques. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une partie des dispositifs hydrauliques est constituée d'injec- teurs de carburant. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une partie des dispositifs hydrauliques est constituée d'action- neurs pour des soupapes d'échange de gaz ou des freins d'échappe- ment. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la pompe haute pression a une entrée qui s'ouvre directement dans ladite quantité d'huile. La présente invention prévoit aussi un moteur comprenant un carter moteur; un système de lubrification d'huile comprenant une pompe basse pression fixée au carter moteur; et un système hy- draulique ayant une pompe haute pression fixée au carter moteur, dans lequel la pompe haute pression est au moins partiellement immergée dans une certaine quantité d'huile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système hydraulique comprend un collecteur haute pression et plusieurs dispositifs hydrauliques fixés au carter moteur; une admission vers le collecteur haute pression reliée à une sortie de la pompe haute pression; et une sortie du collecteur haute pression reliée à une entrée de chacun des dispositifs hydrau- liques. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le carter moteur comprend un carter à huile contenant de l'huile jusqu'à un certain niveau; et une partie de la pompe haute pres- sion est disposée en dessous dudit niveau. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une partie de la pompe haute pression est positionnée dans le carter à huile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la pompe haute pression a une admission qui s'ouvre directement dans l'huile du carter à huile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moteur comprend en outre un arbre moteur au moins partielle- ment disposé dans le carter moteur; la pompe haute pression ayant un arbre rotatif qui lui est couplé et qui tourne avec l'arbre moteur; et la pompe haute pression comportant plusieurs pistons se déplaçant en va-et-vient, couplés en fonctionnement à l'arbre tournant. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec la figure jointe dans laquelle: la figure unique est une représentation schématique d'un moteur selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. Comme le représente la figure, le moteur 10 comprend un carter moteur 11. Un carter à huile 12, qui est une partie du carter moteur 11 est rempli d'une certaine quantité d'huile de lubrification 13 jusqu'à un niveau 14. Le moteur 10 comprend un système de lubrification classique qui comprend une pompe basse pression 20 qui est alimentée par un arbre de pompe 21 couplé de façon connue à l'arbre d'entraînement 16 du moteur. La pompe basse pression 20 comprend une admission 22 qui s'ouvre dans l'huile 13 dans le carter à huile 12 et une sortie 23 qui s'ouvre de façon classique dans une conduite de circulation 24. Après avoir quitté la conduite de circulation 24, l'huile de lubrifica- tion passe par plusieurs passages de lubrification 25 qui main- tiennent en état de lubrification convenable les diverses parties mobiles du moteur 10. L'huile revient alors dans une conduite de retour 26 et est renvoyée vers le carter à huile 12 de façon classique. En parallèle sur le système de lubrification du moteur fonctionnrme un système hydraulique qui utilise l'huile de lubrifi- cation 13 comme milieu hydraulique pour actionner plusieurs dis- positifs hydrauliques 44. Le système hydraulique comprend une pompe haute pression 30 qui est disposée dans le carter à huile 12 et est partiellement immergée dans l'huile 13 de sorte qu'au moins une partie du boîtier de pompe 34 est disposée sous le niveau 14 de l'huile. La pompe 30 est de préférence une pompe à disques en nutation comprenant plusieurs pistons 35 disposés parallèlement les uns aux autres qui se déplacent en va-et-vient tandis que l'arbre de pompe 31 tourne. L'arbre de pompe 31 est couplé pour tourner avec l'arbre d'entraînement 16 du moteur 10, de façon classique. L'admission 32 de la pompe 30 est disposée près du fond du carter à huile 12 de façon à être toujours expo- sée à une alimentation d'huile convenable 13. L'huile sous pres- sion quitte la pompe 30 au niveau de la sortie 33 et suit une conduite d'alimentation haute pression 40 vers l'entrée 41 d'un collecteur haute pression 42. Le collecteur haute pression 42 a plusieurs sorties 43 dont chacune est reliée à un passage en dérivation respectif 48. Chacune des entrées 47 de plusieurs dispositifs hydrauliques 44 est reliée à un passage en dérivation distinct 48. Dans le cadre de la présente invention, les dispositifs hydrauliques 44 peuvent par exemple comprendre des injecteurs hydrauliques de carburant, des freins d'échappement, des soupapes d'échange de gaz d'admis- sion ou d'échappement, ou autre dispositif hydraulique convenable utilisé par le moteur pendant son fonctionnement. Les accès d'évacuation 45 de dispositifs hydrauliques se vident vers une conduite de retour commune 46 qui renvoie l'huile vers le carter à huile 12 pour recirculation. La présente invention atteint ses objets de réduction de bruit du fait que la pompe haute pression est immergée dans une quantité d'huile qui amortit le bruit produit lors du fonc- tionnement normal de la pompe. L'atténuation supplémentaire du bruit est réalisée par le fait que la pompe haute pression est enfermée dans le carter à huile. Dans les systèmes hydrauliques de l'art antérieur, la pompe haute pression était typiquement fixée à l'extérieur du moteur et donc rayonnait du bruit indési- rable vers l'extérieur du moteur. L'homme de l'art notera que cette caractéristique de réduction de bruit selon la présente invention pourrait être obtenue en immergeant la pompe haute pression dans de l'huile à un emplacement autre que la partie de carter à huile du moteur. En disposant l'entrée de la pompe haute pression près du fond du carter à huile, le système hydraulique dispose tou- jours d'une réserve d'huile, en particulier quand le moteur est dans des conditions de démarrage à froid. Dans le passé, l'entrée de la pompe haute pression était disposée dans un réservoir secondaire disposé nettement au-dessus du carter à huile et ali- menté par la même pompe basse pression que celle qui faisait cir- culer l'huile de lubrification dans le moteur. Par conséquent, le moteur devait parfois être entraîné trop longtemps avant de démarrer puisque le réservoir secondaire devait être sensiblement rempli avant que le système hydraulique ne puisse contenir des quantités d'huile suffisantes pour le fonctionnement nécessaire des dispositifs hydrauliques. La présente invention pallie cet inconvénient en exposant toujours l'admission de la pompe haute pression à l'huile du carter à huile. L'homme de l'art notera que cet aspect de la présente invention peut être atteint de diverses façons, incluant le fait d'exposer l'admission de la pompe haute pression à un compartiment d'huile autre que le carter à huile qui est disposé sous le niveau naturel 14 de l'huile dans le car- ter à huile. La présente invention aide également à améliorer l'en- combrement du moteur puisque le réservoir d'huile séparé pour la pompe haute pression n'est plus nécessaire et que la pompe est maintenant disposée à l'intérieur du carter moteur au lieu d'être fixée à l'extérieur du moteur comme dans l'art antérieur. Ainsi, un moteur incorporant la présente invention fonctionne non seule- ment mieux que ses équivalents de l'art antérieur mais occupe également moins de place. Ceci permet de placer des moteurs selon la présente invention dans des espaces confinés, ce qui n'était pas possible avec des moteurs de l'art antérieur. La description ci-dessus est donnée uniquement à titre illustratif et n'a pas pour but de limiter l'invention telle qu'elle est définie dans les revendications ci-après. Par exem- ple, bien que les systèmes de circulation d'huile basse et haute pression du mode de réalisation particulier soient représentés comme complètement parallèles, l'homme de l'art notera que diver- ses variantes sont possibles. Par exemple, la pression en excès quittant les dispositifs hydrauliques pourrait être utilisée pour pousser l'huile dans les passages de lubrification du moteur avant d'être renvoyée au carter à huile. D'autres variantes, dans le domaine des revendications ci-après, apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIOCNS 1. Moteur (10) comprenant: un carter moteur (34) comprenant un carter à huile (12) contenant une certaine quantité d'huile (13); un système de lubrification d'huile comprenant une pompe basse pression (20) fixée au carter moteur (34); et un système hydraulique comprenant une pompe haute pres- sion (30) fixée au carter moteur (34), caractérisé en ce que la pompe haute pression est au moins par- tiellement immergée dans ladite quantité d'huile (13). 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système hydraulique comprend: un collecteur haute pression (42) et plusieurs disposi- tifs hydrauliques (44) fixés au carter moteur (34); une admission (22) vers le collecteur haute pression (42) reliée à une sortie (33) de la pompe haute pression (30); et une sortie (33) du collecteur haute pression (42) re- liée à une entrée (22) de chacun des dispositifs hydrauliques (44). 3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie des dispositifs hydrauliques (44) est constituée d'injecteurs de carburant. 4. Moteur selon la revendication 2, dans lequel une partie des dispositifs hydrauliques (44) est constituée d'action- neurs pour des soupapes d'échange de gaz ou des freins d'échappe- ment. 5. Moteur selon la revendication 1, dans lequel la pompe haute pression (30) a une entrée (22) qui s'ouvre directe- ment dans ladite quantité d'huile (13). 6. Moteur (10) comprenant: un carter moteur (34); un système de lubrification d'huile comprenant une pompe basse pression (20) fixée au carter moteur (34); et un système hydraulique ayant une pompe haute pression (30) fixée au carter moteur (34), caractérisé en ce que la pompe haute pression est au moins par- tiellement immergée dans une certaine quantité d'huile (13). 7. Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système hydraulique comprend: un collecteur haute pression et plusieurs dispositifs hydrauliques (44) fixés au carter moteur (34); une admission (22) vers le collecteur haute pression reliée à une sortie (23) de la pompe haute pression (30); et une sortie (23) du collecteur haute pression reliée à une entrée (22) de chacun des dispositifs hydrauliques (44). 8. Moteur selon la revendication 7, dans lequel le car- ter moteur (34) comprend un carter à huile (12) contenant de l'huile jusqu'à un certain niveau (14); et une partie de la pompe haute pression (30) est disposée en dessous dudit niveau. 9. Moteur selon la revendication 7, dans lequel une partie de la pompe haute pression (30) est positionnée dans le carter à huile (12). 10. Moteur selon la revendication 9, dans lequel la pompe haute pression (30) a une admission (22) qui s'ouvre direc- tement dans l'huile du carter à huile (12). 11. Moteur selon la revendication 1 ou 10, comprenant en outre un arbre moteur (16) au moins partiellement disposé dans le carter moteur (34); la pompe haute pression (30) ayant un arbre rotatif (31) qui lui est couplé et qui tourne avec l'arbre moteur (16); et la pompe haute pression (30) comportant plusieurs pis- tons se déplaçant en va-et-vient (35), couplés en fonctionnement à l'arbre tournant (31).