Brevet FR2895442A1 — publié le 20070629

Moteur thermique compact. L'invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne de véhicule automobile, et en particulier des moteurs à réserve d'huile délocalisée. Pour améliorer la protection des piétons lors des chocs causés par les véhicules à moteur thermique, des législations de sécurité imposent d'augmenter la distance de garde située entre le capot du véhicule et le moteur. Ainsi, lorsque le piéton heurte le capot du véhicule, celui-ci peut se déformer progressivement et le piéton n'est pas directement confronté à un organe massif tel que le moteur. Dans des véhicules automobiles de type monospace, l'assise du conducteur est suffisamment haute pour que le capot du véhicule recouvrant le moteur présente la distance de garde suffisante. Pour les véhicules de type berline classique, il faudrait que la hauteur du moteur soit inférieure à 350 mm. Or, pour les berlines classiques, il faut également des moteurs de grande série et aucun des moteurs de 3 à 4 cylindres en ligne et d'une cylindrée comprise entre 1 litre et 1,6 litre ne présente une hauteur aussi réduite. Le brevet US 5 063 895 (Porsche) décrit un moteur à 8 cylindres en V où l'huile de lubrification s'écoulant du vilebrequin tombe dans une cuvette d'huile. Une pompe principale récupère l'huile de la cuvette et alimente le circuit de lubrification des principaux roulements du moteur. Une deuxième pompe augmente la pression d'huile pour lubrifier le vilebrequin. Dans un tel moteur, la réserve d'huile est disposée sous le vilebrequin et occupe une place non négligeable en hauteur. De plus, chacun des deux bancs de cylindres nécessite une pompe spécifique. Malgré la répartition de la cylindrée sur un grand nombre de cylindres, et malgré l'inclinaison des cylindres, ce type de moteur présente un encombrement en hauteur excessif. De plus, le nombre important de pompes consomme inutilement de l'énergie. Le brevet US 6 029 638 (Honda) décrit un moteur où l'huile de lubrification, après avoir circulé à travers le moteur, tombe dans la chambre de vilebrequin d'où elle est pompée vers une réserve d'huile située sur le côté du bloc cylindre du moteur. Cela augmente l'encombrement global du bloc moteur dans le sens de la largeur. Le moteur décrit est notamment implanté dans un bateau et l'axe des cylindres du moteur est légèrement incliné par rapport à la verticale. Là encore la hauteur occupée par le bloc moteur est excessive. L'invention propose un moteur de véhicule automobile susceptible d'être implanté dans une berline classique et permettant une distance de garde, entre le capot du véhicule et le moteur, suffisante pour assurer la protection des piétons lors d'un choc et ceci sans consommation excessive d'énergie. Selon un mode de réalisation, le moteur thermique, pour véhicule automobile, présente au moins un banc de cylindres parallèles munis d'une chambre de combustion et comprend un vilebrequin et un réservoir d'huile destinée à la lubrification du moteur. Le réservoir d'huile est au moins en partie localisé selon l'axe des cylindres à une position, opposée au vilebrequin, au-delà de la chambre de combustion. Grâce à la position du réservoir d'huile, le moteur peut être quasiment couché dans le véhicule. Cela permet une distance de garde suffisante entre le capot du véhicule et le moteur. Une telle disposition permet également une intégration du moteur sous un plancher véhicule. Avantageusement, le moteur comprend un carter muni d'une chambre de vilebrequin présentant un point bas de vilebrequin apte à recevoir l'huile s'écoulant à l'intérieur du carter du moteur. Le moteur comprend une pompe de récupération destinée à puiser l'huile arrivant au point bas de vilebrequin et à alimenter le réservoir d'huile. Selon un mode de réalisation, le moteur comprend une crépine comportant deux entrées d'aspiration disposées selon deux portions opposées d'un carter du moteur et/ou du réservoir d'huile. La crépine comporte un organe d'obturation inertielle adapté à être entraîné selon la direction reliant les deux entrées et dans le même sens que l'huile lorsque le véhicule subit une accélération. L'organe d'obturation est apte à obstruer l'entrée dans le sens opposé à ladite accélération. La direction reliant les deux entrées d'aspiration de la crépine peut être transversale par rapport à la direction de déplacement du véhicule. Ce mode de réalisation permet de réduire encore la hauteur du point bas où s'écoule l'huile. Lorsque le véhicule tourne, accélère, monte ou descend, l'huile se déplace par inertie dans un coin de la chambre de vilebrequin. Grâce aux deux entrées d'aspiration sélectionnées par l'organe d'obturation inertielle, la crépine aspire toujours de l'huile sans qu'il y ait lieu de piéger cette huile dans un point bas profond. Avantageusement, le moteur comprend une pompe de lubrification destinée à puiser l'huile du réservoir d'huile et à alimenter des circuits de lubrification du moteur. Selon un autre mode de réalisation, le moteur comprend une culasse munie d'une chambre de soupapes présentant un point bas de culasse. Le moteur comprend un conduit reliant le point bas de culasse au réservoir d'huile afin de récupérer l'huile s'écoulant à l'intérieur de la chambre de soupapes. Avantageusement, le réservoir d'huile est monobloc avec la culasse, ou est fixé sur la culasse. Avantageusement, le moteur comprend un vase de décantation destiné à recevoir des vapeurs issues d'une chambre de vilebrequin et/ou d'une chambre de soupape, le vase de décantation étant relié à un circuit d'admission d'air du moteur, le moteur comprenant un conduit reliant le vase de décantation au réservoir d'huile afin de récupérer l'huile se déposant dans le vase de décantation. Selon un mode de réalisation de l'invention, le véhicule comprend un moteur dans lequel au moins un axe de cylindre du moteur est incliné par rapport à un plan horizontal du véhicule d'un angle inférieur à 30 et de préférence de -10 à +10 , la culasse étant au-dessus du vilebrequin du moteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un moteur selon l'invention. Comme illustré sur la figure, le moteur présente essentiellement un banc de cylindres 1 parallèles munis d'une culasse 2 et une partie inférieure 3 du moteur, laquelle partie 3 comprend un carter cylindre 4 et un carter de vilebrequin 5. A l'intérieur de chaque cylindre la se déplace un piston 6 et une bielle 7. La tête de la bielle 7 entraîne un vilebrequin 8 en entourant un maneton 9 de vilebrequin. Le pied de bielle est monté à rotation sur un axe 6a solidaire du piston 6. Le vilebrequin 8 tourne dans une chambre de vilebrequin 8a. Le piston 6 délimite, dans la partie supérieure du cylindre la, une chambre de combustion 10. La partie supérieure 11 de la chambre de combustion 10 est solidaire de la culasse 2 et la paroi latérale cylindrique fait partie du carter cylindre 4. Deux arbres à came 12 et 12a, entraînés en rotation par le vilebrequin 8, mettent en mouvement de translation des soupapes correspondantes 13 et 13a grâce à des linguets ou des poussoirs non représentés. L'ensemble des mécanismes allant des arbres à cames 12 et 12a aux soupapes 13 et 13a évolue dans une chambre 23a de la culasse 2, représentée par une coupe locale sur la figure. 5 Un réservoir d'huile 14 est fixé sur la culasse 2 et localisé en dessous de ladite culasse 2. Une pompe de lubrification 15 est agencée sur un côté du réservoir 14 et est entraînée par l'arbre à cames 12a. Un vase de décantation 16 est ménagé à l'intérieur du réservoir d'huile 14, dans sa partie supérieure. L'ensemble comprenant le réservoir 14, le vase de décantation 16 et la pompe 15 est fixé à la culasse 2 par une face de fixation 14a. Une pompe 17 de carburant très haute pression destinée à un dispositif d'alimentation à rampe commune est disposée dans la partie supérieure de la culasse 2 et est entraînée par l'arbre à cames 12. Un démarreur 18 est agencé sur le carter de vilebrequin 5 et entraîne une couronne de démarreur 18a solidaire du vilebrequin 8. Le banc de cylindres parallèles est incliné d'un angle _ d'environ 11 par rapport au plan horizontal du véhicule, c'est-à-dire par rapport à un plan de roulement du véhicule. L'angle d'inclinaison détermine la hauteur du moteur, c'est-à-dire la différence d'encombrement en hauteur entre le bas de la couronne de démarreur 18a et le haut de la pompe de carburant 17. La couronne de démarreur 18a est elle-même la conséquence directe de l'encombrement du démarreur 18 se situant le plus près possible de la chambre de vilebrequin 8a mais nécessairement à l'extérieur. Dans une variante, la chambre de vilebrequin 8a peut être de dimension plus réduite et l'angle d'inclinaison supérieur, ou inversement. On va maintenant décrire les circuits de lubrification du moteur. La pompe de lubrification 15 puise de l'huile dans un point bas du réservoir d'huile 14 et l'injecte sous pression dans un conduit traversant un filtre à huile 19 aménagé sur une paroi du réservoir 14 et alimente en parallèle un conduit principal 20 en direction du carter cylindre 4 et un conduit secondaire 21 en direction de la culasse 2. Le conduit principal 20 de lubrification alimente un gicleur 22 solidaire de chaque cylindre destiné à projeter de l'huile sur le pied de bielle située à l'intérieur du piston 6 lorsque celui-ci est en recul maximum. Le conduit principal 20 alimente également, par des tunnels non représentés et ménagés dans le carter cylindre 4, les roulements sur lesquels est monté le vilebrequin 8. De même, des canaux non représentés longent le vilebrequin 8 et permettent d'amener l'huile aux manetons 9 de guidage entre la tête de bielle et le vilebrequin 8. Le conduit secondaire 21 rejoint, par des conduits non représentés, les paliers de guidage des arbres à cames 12 et 12a ainsi que des axes de rotation des linguets et des moyens de guidages en translation des soupapes 13 et 13a. Ces différents lieux de lubrification provoquent un suintement d'huile dans la chambre 23a de la culasse 2. L'huile est récupérée dans un point bas de culasse 23. De même, l'huile ruisselant de la partie inférieure du piston 6 après avoir été projetée par le gicleur 22 s'écoule le long de la chambre de vilebrequin 8a jusqu'à un point bas de vilebrequin 24. Environ 70 % de la consommation d'huile du moteur 1 étant destinée à la lubrification de la partie inférieure du moteur 3, l'huile s'écoulant dans le point bas de vilebrequin 24 est récupérée par une pompe de récupération 25 en direction du réservoir d'huile 14. Le réservoir d'huile 14 étant situé juste dessous la culasse 2, la récupération de l'huile arrivant au point bas de culasse 23 se fait par gravité jusqu'au réservoir 14 grâce à un conduit de récupération 26. Cette disposition du réservoir d'huile 14 permet de s'affranchir d'une pompe à huile supplémentaire, ce qui convient bien pour des véhicules de grande série. On va maintenant décrire le circuit de récupération des vapeurs grasses. A l'intérieur de la partie inférieure du moteur 3, l'atmosphère dans la chambre de vilebrequin 8a est saturée de gouttelettes d'huile et mélangée avec des vapeurs s'échappant éventuellement de la chambre de combustion 10 malgré des segments d'étanchéité entre le piston 6 et le carter cylindre 4. Un point haut d'aspiration 27 est ménagé dans la chambre de vilebrequin 8a pour aspirer les vapeurs graisseuses. Un conduit 28 managé dans la partie inférieure du moteur puis dans la culasse 2 relie le point haut d'aspiration 27 au vase de décantation 16. De même, un conduit de culasse 29 relie la chambre de la culasse 2 au même vase de décantation 16, et permet de récupérer les vapeurs s'échappant des moyens de guidage des soupapes 13 et 13a et de leur commandes. Le circuit d'alimentation d'air de la chambre de combustion 10 comprend une bouche d'admission 30, un turbocompresseur 31 et un circuit d'admission 32 commandé par la soupape 13. Un conduit d'aspiration 33 relie le vase de décantation 16 au circuit d'admission d'air en amont du turbocompresseur 31. Dans une variante, le circuit d'admission d'air 32 ne comprend pas de turbocompresseur. Le conduit d'aspiration 33 rejoint le circuit d'admission d'air par un dispositif de type venturi non représenté, de manière que le débit important d'air dans le circuit d'admission 32 crée un léger débit d'aspiration permettant de récupérer les vapeurs graisseuses de l'intérieur de la chambre du vilebrequin 8a et de la chambre de la culasse 2. Grâce à des chicanes 34 montées dans le vase de décantation 16, les vapeurs graisseuses issues de l'intérieur du moteur se déchargent d'une partie de leur huile, le reste étant brûlé dans la chambre de combustion 10. La partie d'huile récupérée par le vase de décantation 16 s'écoule dans le réservoir d'huile 14 grâce à un conduit 16a en forme de siphon permettant à l'huile d'aller du vase de décantation 16 vers le réservoir d'huile 14 malgré la différence de pression et malgré les fluctuations d'inclinaison. Une crépine d'alimentation 35 pour pompe à huile, par exemple du type décrit dans la demande de brevet FR 2 860 548 peut être utilisée dans le point bas de vilebrequin 24. Le point bas 24 a la forme d'une rigole parallèle à l'axe du vilebrequin 8, les points extrêmes de cette rigole sont munis d'une crépine 35 présentant deux entrées 36 et 36a. Un organe d'obturation inertiel est susceptible d'être entraîné selon la direction reliant les deux entrées 36 et 36a lorsque le véhicule subit une accélération, par exemple une accélération giratoire. Le déplacement de cet organe inertiel est donc parallèle au déplacement de l'huile à l'intérieur de la rigole formant le point bas de vilebrequin 24. Lorsque le véhicule tourne par exemple à droite, l'huile s'accumule sur le côté gauche du point bas 24 et l'entrée droite 36 de la crépine 35 est fermée, la pompe de récupération 25 ne pompe pas dans le vide, ce qui présente l'avantage de ne pas introduire de discontinuité dans l'alimentation du réservoir 14 d'huile. Une telle crépine limite l'émulsion de l'huile, sa vaporisation et la consommation d'huile par le moteur. Si l'on considère un plan inférieure, parallèle au plan de roulement du véhicule et tangent à la partie inférieure 3 du moteur et un plan supérieure parallèle et tangent à la culasse 2 ou aux équipements massifs directement fixés du la culasse 2, la distance entre ces deux plans est réduite pour permettre de laisser un espace de garde entre le capot du véhicule et le moteur. Le fait que le réservoir d'huile 14 soit situé entre le plan inférieur et la culasse 2 permet d'approcher l'axe du vilebrequin du plan inférieur et permet au choix, soit d'incliner moins le moteur, soit de réduire la distance entre les deux plans. Selon un autre mode de réalisation, le moteur peut être équipé d'une pompe à essence, ou d'une pompe pour moteur à injection directe, ou d'une pompe pour moteur à injection multipoints. REVENDICATIONS 1 -Moteur thermique pour véhicule automobile présentant au moins un banc de cylindres parallèles munis d'une chambre de combustion (10) et comprenant un vilebrequin (8) et un réservoir (14) d'huile destinée à la lubrification du moteur, caractérisé par le fait que le réservoir (14) d'huile est au moins en partie localisé selon l'axe des cylindres à une position, opposée au vilebrequin (8), au-delà de la chambre de combustion (10). 2 -Moteur selon la revendication 1, comprenant un carter (5) muni d'une chambre de vilebrequin (8a) présentant un point bas de vilebrequin (24) apte à recevoir l'huile s'écoulant à l'intérieur du carter (5) du moteur, et comprenant une pompe de récupération (25) destinée à puiser l'huile arrivant au point bas de vilebrequin (24) et à alimenter le réservoir (14) d'huile. 3 -Moteur selon la revendication 1 ou 2, comprenant une crépine (35) comportant deux entrées d'aspiration (36, 36a), disposées selon deux portions opposées d'un carter (5) du moteur (1) et/ou du réservoir (14) d'huile, et comportant un organe d'obturation inertiel adapté à être entraîné selon la direction reliant les deux entrées (36, 36a) et dans le même sens que l'huile lorsque le véhicule subit une accélération, l'organe d'obturation étant apte à obstruer l'entrée dans le sens opposé à ladite accélération. 4 -Moteur selon la revendication 3, dans lequel la direction reliant les deux entrées (36, 36a) d'aspiration de la crépine (35), est transversale par rapport à la direction de déplacement du véhicule. 5 -Moteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant une pompe de lubrification (15) destinée à puiser l'huile du réservoir (14) d'huile et à alimenter des circuits (20, 21) de lubrification du moteur. 6 -Moteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant une culasse (2) munie d'une chambre de soupapes présentant un point bas de culasse (23), le moteur comprenant un conduit (26) reliant le point bas (23) de culasse (2) au réservoir (14) d'huile afin de récupérer l'huile s'écoulant à l'intérieur de la chambre de soupapes. 7 -Moteur selon la revendication 6, dans lequel le réservoir d'huile est monobloc avec la culasse (2), ou est fixé sur la culasse (2). 8 -Moteur selon l'une des revendications précédentes, comprenant un vase de décantation (16) destiné à recevoir des vapeurs issues d'une chambre de vilebrequin (8a) et/ou d'une chambre de soupape, le vase de décantation (16) étant relié à un circuit d'admission d'air du moteur, le moteur comprenant un conduit reliant le vase de décantation au réservoir d'huile afin de récupérer l'huile se déposant dans le vase de décantation. 9 -Véhicule comprenant un moteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un axe de cylindre du moteur est incliné par rapport à un plan horizontal du véhicule d'un angle inférieur à 30 et de préférence de -10 à +10 , la culasse (2) étant au-dessus du vilebrequin (8).