Brevet FR2816354A1 — publié le 20020510

Dispositif de lubrification pour moteur à combustion interne L'invention se rapporte à la lubrification des moteurs à combustion interne, en particulier pour les véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de lubrification comprenant un carter d'huile placé en partie inférieure d'un moteur à combustion interne pour contenir de l'huile de lubrification et une pompe à huile propre à assurer la circulation de cette huile de lubrification. Dans les dispositifs de lubrification connus, le carter d'huile est un réservoir de grande capacité prévu pour contenir la totalité de l'huile qui assure la lubrification des organes en mouvement du moteur. Ce volume d'huile, qui est généralement de l'ordre de 3 à 4 litres pour un moteur de véhicule automobile, présente une inertie thermique importante. Ainsi, lors du démarrage à froid du moteur, la température de l'huile s'élève progressivement depuis la température ambiante jusqu'à la température de fonctionnement du moteur. Du fait de l'inertie thermique de l'huile de lubrification, cette montée en température s'effectue lentement, si bien que l'huile n'atteint pas rapidement la température à laquelle elle assure une parfaite lubrification du moteur. On sait en effet que les huiles utilisées actuellement pour la lubrification des moteurs à combustion interne n'assurent leur efficacité que lorsqu'elles ont atteint une température optimale de fonctionnement. Ceci peut poser des problèmes dans le cas, par exemple, où une demande de puissance importante est nécessaire immédiatement après le démarrage du moteur. En outre, tant que l'huile n'a pas atteint sa température optimale de fonctionnement, le moteur fonctionne dans des conditions imparfaites qui sont source de pollution et d'usure prématurée du moteur et qui, de plus, augmentent la consommation en carburant. L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités. Elle vise en particulier à procurer un dispositif de lubrification grâce auquel la montée en température de l'huile est beaucoup plus rapide que dans le cas des dispositifs de la technique antérieure. L'invention vise également à procurer un tel dispositif de lubrification qui, de ce fait, favorise la réduction de la pollution, de l'usure prématurée du moteur et celle de la consommation en carburant pendant cette phase de montée en température. L'invention propose à cet effet un dispositif de lubrification du type défini en introduction, dans lequel une cloison de séparation divise le carter d'huile en deux compartiments : un petit compartiment, de plus faible capacité, qui contient une fraction de l'huile propre à assurer la lubrification du moteur et un grand compartiment, de plus grande capacité, qui contient une réserve d'huile, et dans lequel une vanne sensible à la température de l'huile dans le petit compartiment est montée au travers de la cloison de séparation pour fermer ou ouvrir la communication entre le petit compartiment et le grand compartiment selon que la température de l'huile est inférieure, ou respectivement supérieure, à un seuil déterminé. Ainsi, le volume de l'huile de lubrification est réparti en deux compartiments ayant des capacités différentes. Le petit compartiment contient une fraction de l'huile qui assure la lubrification du moteur, tandis que le grand compartiment constitue une réserve d'huile. De ce fait, en cas de démarrage à froid du moteur, c'est seulement la fraction d'huile contenue dans le petit compar- timent qui vient s'échauffer progressivement, de sorte que la montée en température de cette huile est beaucoup plus rapide. Pendant toute cette phase de montée en température, la communication entre le petit compartiment et le grand compartiment est fermée par la vanne. Dès que la température de l'huile du petit compartiment atteint le seuil de déclenchement déterminé, la vanne s'ouvre automatiquement, ce qui permet une libre circulation entre les deux compartiments. Lorsque la température de l'huile baisse à nouveau, c'est-à-dire après l'arrêt du moteur, la vanne se referme automatiquement pour isoler les deux compartiments et préparer ainsi le dispositif de lubrification à un futur redémarrage à froid. Ainsi, en cas de démarrage à froid, suivi immédiatement par une demande de puissance importante, le dispositif de l'invention assure une parfaite lubrification du moteur. Avantageusement, la cloison de séparation est sensiblement verticale. Selon une autre caractéristique de l'invention, le grand compartiment est recouvert par une tôle déflectrice pour recueillir l'huile retournant du moteur et la diriger vers le petit compartiment. Avantageusement, un passage de trop-plein est prévu en partie supérieure de la cloison de séparation pour permettre à l'huile contenue dans le grand compartiment de déborder vers le petit compartiment, ou inversement. Ainsi, dans le cas où la vanne viendrait à se bloquer dans la position fermée, un débordement du grand réservoir vers le petit réservoir serait toujours possible, notamment en cas d'accélérations latérales. Il est avantageux que les capacités respectives du petit compartiment et du grand compartiment correspondent respecti- vement à environ 1/4 et environ 3/4 de la capacité nominale du carter. La pompe à huile est avantageusement reliée à une crépine placée dans le petit compartiment. La vanne est avantageusement une vanne à une voie. On utilise de préférence une vanne thermostatique comprenant un clapet piloté par un élément thermosensible, tel que par exemple un bulbe à cire dilatable. En variante, on peut utiliser une vanne électrique ou pneumatique. Cette vanne sera alors commandée à partir d'une sonde thermique appropriée logée dans le petit compartiment. Le seuil de déclenchement de la vanne est avantageusement d'environ 80 C. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention assurant la lubrification d'un moteur à combustion interne, le moteur étant arrêté et froid ; la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 dans laquelle le moteur est en fonctionnement et froid ; la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 dans laquelle le moteur est arrêté et chaud ; et la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1, dans laquelle le moteur est en fonctionnement et chaud. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre un dispositif de lubrification 10 selon l'invention placé en partie inférieure d'un moteur à combustion interne M (représenté schématiquement), en particulier pour un véhicule automobile. Le dispositif 10 comprend un carter d'huile 12 qui s'étend sous le moteur M et qui est divisé, par une cloison de séparation 14 sensiblement verticale, en deux compartiments, à savoir un petit compartiment 16 et un grand compartiment 18. Le petit compartiment 16 possède une plus faible capacité et il contient une fraction de l'huile assurant la lubrification du moteur, tandis que le grand compartiment 18 possède une plus grande capacité et contient une réserve d'huile. A titre d'exemple, les capacités respectives du petit compartiment 16 et du grand compartiment 18 peuvent être d'environ 1/4 et environ 3/4 de la capacité nominale du carter d'huile. Ainsi, dans le cas d'un moteur nécessitant quatre litres d'huile de lubrification, on trouvera, dans cet exemple particulier, environ un litre dans le petit compartiment 16 et environ trois litres dans le grand compartiment 18. La fraction d'huile contenue dans le petit compartiment 16 constitue l'huile active qui vient lubrifier les organes en mouvement (non représentés) du moteur M. En revanche, l'huile contenue dans le grand compartiment 18 constitue une huile de réserve. Le compartiment 16 présente une section transversale en forme de U avec un fond 20 sensiblement plat. Le compartiment 18 s'étend latéralement par rapport au compartiment 16 et il est limité par un fond incliné 22. La cloison 14 est percée d'une ouverture 24 qui se situe à proximité du raccordement des fonds respectifs 20 et 22 des deux compartiments. L'ouverture 24 est commandée, dans l'exemple, par une vanne à commande thermostatique désignée dans son ensemble par la référence 26. Cette vanne comprend un clapet 28 piloté par un élément thermosensible 30 qui est logé dans le petit réservoir 16 et qui est sensible à la température de l'huile de lubrification contenue dans ce dernier. Cet élément thermosensible est avantageusement un bulbe à cire dilatable. La vanne 26 est une vanne à une seule voie et elle possède un seuil de déclenchement déterminé qui peut être, par exemple, d'environ 80 C. Il en résulte que la vanne ferme la communication entre le petit compartiment 16 et le grand compartiment 18 tant que la température de l'huile dans le petit compartiment 16 est inférieure au seuil de déclenchement précité. Par contre, dès que la température de l'huile atteint et dépasse ce seuil de déclenchement, la vanne est ouverte, ce qui permet d'ouvrir la communication entre les compartiments 16 et 18. Le grand compartiment 18 est recouvert par une tôle déflectrice 32 qui est inclinée en direction du petit réservoir 16. La fonction de cette tôle déflectrice est de recueillir l'huile qui retourne du moteur M pour la diriger vers ce petit compartiment. A cet effet, la tôle 32 se termine par un bord recourbé 34 situé au-dessus du petit compartiment 16. Un passage de trop-plein 36 est prévu en partie supérieure de la cloison de séparation 14 et en-dessous du bord recourbé 34 pour permettre, dans certaines circonstances, à l'huile contenue dans le grand compartiment 18 de déborder vers le petit compartiment 16, ou inversement. Le dispositif comprend en outre une pompe à huile 38 reliée par une conduite 40 à une crépine 42 immergée au fond du petit compartiment 16. Cette pompe à huile est destinée à assurer la mise en mouvement de l'huile de lubrification pour assurer la lubrification des organes en mouvement du moteur. Dans la figure 1, le moteur M est arrêté et froid, si bien que l'huile contenue dans le carter se trouve sensiblement à la température ambiante. De ce fait, la vanne 26 est en position fermée et les deux compartiments se trouvent isolés, l'huile du compartiment 16 et celle du compartiment 18 ont des niveaux respectifs N1 et N2 qui se correspondent. On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre le dispositif de lubrification lorsque le moteur est en fonctionnement et froid. La pompe à huile est en fonctionnement et vient aspirer, au travers de la crépine 42, l'huile qui est envoyée en partie supérieure du moteur pour lubrifier les organes en mouvement de ce dernier. La vanne 26 est toujours en positon fermée. Comme une partie de l'huile est envoyée en partie supérieure du moteur, le niveau N1 a baissé et se trouve en dessous du niveau N2, lequel n'a pas changé. L'huile retourne vers le moteur comme montré par les flèches Fl et est recueillie par la tôle déflectrice 32 puis dirigée vers le petit compartiment 16, comme montré par la flèche F2. Ainsi, dans le cas de la figure 2, la crépine 42 de la pompe à huile aspire l'huile dans le petit réservoir 16 et cette huile passe dans les différents organes du moteur à lubrifier et retourne dans le petit réservoir 16. Il en résulte que la lubrification du moteur s'effectue avec seulement une fraction de l'huile de lubrification (dans l'exemple environ un quart du volume nominal), ce qui rend plus rapide la montée en température de l'huile, assurant plus rapidement une parfaite lubrification du moteur et permettant en outre une réduction de la pollution et de la consommation en carburant. On se réfère maintenant à la figure 3 qui montre le dispositif de lubrification dans le cas du moteur arrêté et chaud. Cela suppose que l'huile contenue dans le petit réservoir 16 se trouve à une température supérieure au seuil de déclenchement (dans l'exemple 80 C). Il en résulte que la vanne est ouverte et que les niveaux d'huile N1 et N2 viennent s'équilibrer. Dans le cas de la figure 4, le dispositif de lubrification est représenté lorsque le moteur est en fonctionnement et chaud. Dans ce cas, la vanne 26 est toujours en position ouverte, mais la pompe à huile 38 est en fonctionnement et aspire de l'huile au travers de la crépine 42. Le petit réservoir reçoit, comme dans le cas de la figure 2, de l'huile qui retourne du moteur et qui est recueillie et guidée par la tôle déflectrice 32, comme montré par les flèches FI et la flèche F2. Il en résulte que le niveau d'huile NI dans le petit compartiment 16 a tendance à monter et à s'élever jusqu'au niveau du trop-plein 36 pour déborder dans le grand compartiment 18 comme montré par la flèche F3. Ainsi, dans le mode de fonctionnement de la figure 4, qui constitue le mode de fonctionnement normal du moteur, les deux compartiments 16 et 18 sont en communication, et tout se passe comme si l'on avait un carter de grande capacité. Les températures de l'huile dans les compartiments 16 et 18 ont tendance à s'équilibrer et -1- si l'on tout se passe pratiquement comme si l'on avait un carter unique. Il en résulte que tout le volume de l'huile participe à la lubrification du moteur. Après l'arrêt du moteur, la température de l'huile baisse et la vanne se referme automatiquement afin de se préparer à un futur redémarrage à froid, le dispositif se retrouvant dans la configuration de la figure 1. On notera que si un démarrage à froid est suivi immédiatement par une demande de puissance importante, le dispositif de l'invention assure une parfaite lubrification du moteur, puisque la montée en température de l'huile (ici la fraction d'huile) servant à la lubrification est beaucoup plus rapide. Il est à remarquer que le dispositif peut fonctionner en cas de blocage accidentel de la vanne thermostatique. Même si la vanne se bloque en position ouverte, tout se passe comme si l'on avait un fonctionnement classique sans vanne, avec un seul carter d'huile. Si la vanne vient à se bloquer en position fermée, il n'y a pas de problème de lubrification ni de désamorçage de la crépine. En cas d'accélérations latérales, il se produira un débordement de l'huile depuis le grand réservoir vers le petit réservoir. On comprendra que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite précédemment à titre d'exemple et qu'elle s'étend à d'autres variantes. En particulier, il est possible d'utiliser d'autres types de vannes, en particulier des vannes électriques ou pneumatiques, à partir du moment où elles possèdent un organe sensible à la température de l'huile contenue dans le petit réservoir. L'organe sensible à la température peut être intégré dans la vanne elle même, comme dans le cas d'une vanne thermostatique, ou constituer une sonde thermique séparée de la vanne proprement dite et logée dans le petit réservoir. L'invention trouve une application particulière à la lubrification des moteurs à combustion interne, à essence ou diesel, pour véhicules automobiles. Revendications 1. Dispositif de lubrification comprenant un carter d'huile placé en partie inférieure d'un moteur à combustion interne pour contenir de l'huile de lubrification et une pompe à huile propre à assurer la circulation de cette huile de lubrification, caractérisé en ce qu'une cloison de séparation (14) divise le carter d'huile (12) en deux compartiments : un petit compartiment (16), de plus faible capacité, qui contient une fraction de l'huile propre à assurer la lubrification du moteur (M) et un grand compartiment (18), de plus grande capacité, qui contient une réserve d'huile, et en ce qu'une vanne (26) sensible à la température de l'huile dans le petit compartiment (16) est montée au travers de la cloison de séparation (14) pour fermer ou ouvrir la communication entre le petit compartiment (16) et le grand compartiment (18) selon que la température de l'huile est inférieure, ou respectivement supérieure, à un seuil de déclenchement déterminé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison de séparation (14) est sensiblement verticale. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le grand compartiment (18) est recouvert par une tôle déflectrice (38) pour recueillir l'huile retournant du moteur (M) et la diriger vers le petit compartiment (16). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un passage de trop plein (36) est prévu en partie supérieure de la cloison de séparation (14) pour permettre à l'huile contenue dans le grand compartiment (18) de déborder vers le petit compartiment (16), ou inversement. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les capacités respectives du petit compartiment (16) et du grand compartiment (18) correspondent respectivement à environ 1/4 et environ 3/4 de la capacité nominale du carter d'huile (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pompe à huile (38) est reliée à une crépine (42) placée dans le petit compartiment (16) 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vanne (26) est du type à une voie. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vanne (26) est une vanne thermostatique comprenant un clapet (28) piloté par un élément thermosensible (30). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément thermosensible (30) est un bulbe à cire dilatable. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la vanne (26) est une vanne électrique ou pneumatique. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le seuil de température de déclenchement de la vanne (26) est d'environ 80 C.