Brevet FR2976621A1 — publié le 20121221

SYSTEME D'ALIMENTATION D'UN GICLEUR D'HUILE POUR UN MOTEUR A COMBUSTION [0001 L'invention concerne un système d'alimentation d'un gicleur d'huile pour un moteur à combustion d'un véhicule automobile. [0002] Que ce soit pour un moteur diesel ou pour un moteur essence, il est usuel d'équiper le circuit de graissage du moteur de gicleurs destinés à projeter de l'huile sur la partie inférieure de chaque piston afin de maintenir ces derniers à une température de fonctionnement assurant la fiabilité. Chaque gicleur est alimenté soit à partir de la rampe d'huile principale du carter cylindres, soit à partir d'une rampe d'huile spécifique dédiée à l'alimentation des gicleurs. Quelque soit le mode d'alimentation des gicleurs, à chaque gicleur peut être associé un système d'alimentation qui lui est propre permettant d'alimenter ou non le gicleur en huile, et dans le cas d'une alimentation par une rampe d'huile spécifique, il est possible de n'avoir qu'un seul système d'alimentation permettant d'alimenter ou non l'ensemble des gicleurs. [0003] Un système d'alimentation d'un gicleur d'huile connu comprend, d'une part, un clapet mobile entre au moins une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l'huile dans un sens d'amont en aval, et au moins une position fermée dans laquelle il empêche ce passage, et, d'autre part, un dispositif de commande de la position du clapet adapté à entraîner le clapet dans une position ouverte ou dans une position fermée en fonction de la pression de l'huile en amont du clapet. [0004] Ainsi, l'alimentation en huile du gicleur est dépendante de la pression d'huile grâce au clapet (typiquement, une bille) et au dispositif de commande (typiquement, un ressort). Comme illustré à la figure 2, tant que la pression de l'huile en amont du clapet est inférieure à une pression d'ouverture (dans cet exemple, environ 1,75 bar), le clapet ferme l'alimentation, ce qui permet d'éviter une surconsommation d'huile et un surdimensionnement de la pompe à huile (coûteux en volume et en pertes mécaniques par frottement), et une fois la pression d'ouverture atteinte, le clapet laisse passer l'huile et alimente le gicleur correspondant selon un débit proportionnel à la pression. Cette fermeture de l'alimentation du gicleur en huile n'est pas dommageable pour le piston correspondant du fait que la pression de l'huile est proportionnelle au régime du moteur et qu'à bas régime (et donc à pression faible), le refroidissement du piston est inutile (dans cet exemple, l'ouverture de l'alimentation se fait à environ 1750 tr/min). [0005i Cependant, la pression de l'huile est d'autant plus élevée que sa température est basse. Ainsi, comme illustré à la figure 3, un système d'alimentation de l'art antérieur qui ne permet un passage de l'huile uniquement quand une pression d'ouverture est atteinte (1,75 bar dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3), permet le passage de l'huile à des régimes différents du moteur selon la température de l'huile (alors qu'il ne permet le passage de l'huile qu'à partir de 1750 tr/min pour une huile chaude, il le permet à partir de 900 tr/min pour la même huile froide). [0006] En conséquence, il y a une surconsommation d'huile sur des points de fonctionnement ne nécessitant aucun refroidissement piston (dans l'exemple des figures 2 et 3, pour un régime compris entre 900 et 1750 tr/min) et un refroidissement du piston alors qu'il serait préférable d'avoir une montée en température rapide afin de limiter la formation de certains polluant lors de la combustion du carburant. [0007] De plus, il serait dommageable d'augmenter la valeur de la pression d'ouverture de sorte que l'alimentation ne se fasse qu'à un régime plus important à basse température car dans ce cas, à haute température, l'alimentation du gicleur ne commencerait qu'à un régime beaucoup trop élevé (ainsi, toujours selon l'exemple des figures 2 et 3, augmenter la valeur de la pression d'ouverture à 4 bar afin d'avoir une ouverture d'alimentation à 1750 tr/min pour une huile froide, entraîne une ouverture à 4000 tr/min pour une huile chaude, ce qui n'est pas acceptable). [000si L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. [0009] L'invention porte ainsi sur un système d'alimentation d'un gicleur d'huile pour un moteur à combustion d'un véhicule automobile, le système comprenant un clapet mobile entre au moins une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l'huile dans un sens d'amont en aval, et au moins une position fermée dans laquelle il empêche ce passage, et un dispositif de commande de la position du clapet adapté à entraîner le clapet dans une position ouverte ou dans une position fermée en fonction de la pression de l'huile en amont du clapet, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage du clapet adapté, en fonction de la température de l'huile en amont du clapet, à empêcher ou à permettre la commande de la position de clapet par le dispositif de commande. [00010] Ainsi, un tel système d'alimentation permet, quand la température de l'huile est élevée, de commander l'alimentation d'un gicleur en fonction de la pression de l'huile, comme dans le cas d'un système de l'art antérieure, et quand la température est basse, d'immobiliser le clapet dans une position fermée, évitant ainsi la surconsommation de l'huile et le refroidissement indésirable du piston. [00011] Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de verrouillage est adapté à maintenir le clapet dans une position fermée quand la température de l'huile en amont du clapet est inférieure à une température de déverrouillage et à permettre le déplacement du clapet par le dispositif de commande quand la température de l'huile est supérieure à la température de déverrouillage. [00012] Selon une version avantageuse de ce premier mode de réalisation, le dispositif de verrouillage est réalisé en un premier matériau présentant un premier coefficient de dilatation et le clapet est réalisé en un second matériau présentant un second coefficient de dilatation inférieur au premier coefficient de dilatation, le dispositif de verrouillage présentant une ouverture de passage qui forme un premier orifice de passage de l'huile et dont les dimensions par rapport aux dimensions extérieures du clapet sont telles que, quand la température de l'huile en amont du clapet est supérieure à la température de déverrouillage, le clapet peut être déplacé au travers de l'ouverture de passage, et quand la température est inférieure à la température de déverrouillage, le clapet est fretté dans l'ouverture de passage définissant une première position fermée du clapet. [00013] Selon un second mode de réalisation, le dispositif de commande est adapté à entraîner le clapet dans une position ouverte quand la pression de l'huile en amont du clapet est supérieure à une pression d'ouverture, et à l'entraîner dans une position fermée quand la pression est inférieure à la pression d'ouverture. [00014] Selon une version avantageuse de ce second mode de réalisation, le dispositif de commande possède une valeur de tarage correspondant à la pression d'ouverture, et sollicite le clapet dans une position fermée dans laquelle il est en butée contre un organe d'arrêt et dans laquelle il obstrue un orifice de passage qui forme un second orifice de passage de l'huile et qui est réalisé dans cet organe d'arrêt. [00015] Selon une version préférentielle, l'organe d'arrêt est en amont du dispositif de verrouillage à une distance telle que, quand la température de l'huile en amont du clapet est supérieure à la température de déverrouillage et la pression de l'huile est inférieure à la pression d'ouverture, le clapet est en butée contre l'organe d'arrêt tout en étant disposé par rapport à l'ouverture de passage de façon à permettre le frettage lors d'une baisse de la température en deçà de la température de déverrouillage. [00016] Selon un troisième mode de réalisation, le système d'alimentation comprend un fourreau présentant un alésage axial dans lequel sont disposés d'amont en aval, le clapet, le dispositif de verrouillage et le dispositif de commande. [00017] Selon une première variante du troisième mode de réalisation, le système d'alimentation comprend un cylindre qui est disposé dans l'alésage du fourreau et qui comporte un organe d'appui disposé en aval du dispositif de commande et contre lequel ce dernier est en buté. Avantageusement, le cylindre est fixé par frettage au fourreau. [00018] Selon une seconde variante du troisième mode de réalisation, l'organe d'arrêt est l'extrémité amont du fourreau. [00019] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un gicleur d'huile comportant un système d'alimentation conforme à la présente invention, le clapet étant dans une position fermée et le dispositif de verrouillage immobilisant le clapet dans cette position ; - la figure 2 est un graphe représentant, en fonction du régime du moteur dans lequel est disposé un gicleur d'huile, d'une part, la pression d'huile en amont du clapet, et, d'autre part, le débit d'huile délivré par le gicleur, quand la température de l'huile en amont du clapet est supérieure à la température de déverrouillage ; - la figure 3 est un graphe représentant, en fonction du régime du moteur dans lequel est disposé un gicleur d'huile, la pression d'huile en amont du clapet, d'une part, quand la température de l'huile en amont du clapet est supérieure à la température de déverrouillage, et, d'autre part, quand la température est inférieure à la température de déverrouillage ; et - la figure 4 est un graphe représentant, en fonction de la température, le diamètre extérieur d'une bille formant le clapet, le diamètre intérieur d'un orifice réalisé dans un organe de butée formant le dispositif de verrouillage, et le jeu entre ces deux diamètres. [00020] La figure 1 illustre un système d'alimentation 1 d'un gicleur d'huile pour un moteur à combustion d'un véhicule automobile. [00021] Le système d'alimentation 1 comprend un clapet 2 (en l'occurrence, une bille 2) qui est mobile entre une position fermée et une position ouverte, un dispositif de commande 3 (en l'occurrence, un ressort 3) qui est adapté à commander la position du clapet 2, et un dispositif de verrouillage 4 (en l'occurrence, un anneau 4) qui est adapté à permettre ou empêcher l'action du dispositif de commande 3 sur le clapet 2. [00022] Le clapet 2 est mobile entre au moins une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l'huile dans un sens d'amont en aval, et au moins une position fermée dans laquelle il empêche ce passage. [00023] Le dispositif de commande 3 est adapté à entraîner le clapet 2 dans une position ouverte ou dans une position fermée en fonction de la pression de l'huile en amont du clapet 2. De façon plus précise, le dispositif de commande 3 est adapté à entraîner le clapet 2 dans une position ouverte quand la pression de l'huile en amont du clapet 2 est supérieure à une pression d'ouverture, et à l'entraîner dans une position fermée quand la pression est inférieure à la pression d'ouverture, le dispositif de commande 3 ayant une valeur de tarage correspondant à cette pression d'ouverture. [00024] Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de commande 3 sollicite en permanence le clapet 2 dans une position fermée dans laquelle il est en butée contre un organe d'arrêt 5. Dans cette position fermée, le clapet 2 obstrue un orifice de passage 6 qui est réalisé dans l'organe d'arrêt 5 et qui est un premier orifice de passage pour l'huile. [00025] Le dispositif de verrouillage 4 est adapté à empêcher ou à permettre la commande de la position de clapet 2 par le dispositif de commande 3 en fonction de la température de l'huile en amont du clapet 2. De façon plus précise, le dispositif de verrouillage 4 est adapté à maintenir le clapet 2 dans une position fermée quand la température de l'huile en amont du clapet 2 est inférieure à une température de déverrouillage, et à permettre le déplacement du clapet 2 par le dispositif de commande 3 quand la température de l'huile est supérieure à la température de déverrouillage. [00026] Le dispositif de verrouillage 4 est réalisé en un premier matériau présentant un premier coefficient de dilatation et le clapet 2 est réalisé en un second matériau présentant un second coefficient de dilatation inférieur au premier coefficient de dilatation. De plus le matériau du dispositif de verrouillage 4 est avantageusement un matériau résistant au contact et à l'usure. Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de verrouillage 4 est réalisé en aluminium (coefficient de dilatation thermique de 23,1.10-6 K-1), et le clapet 2 en invar (36% de nickel et 64% de fer, coefficient de dilatation thermique de 1,2.10-6 K-1). [00027] Le dispositif de verrouillage 4 possède une ouverture de passage 7 qui forme un second orifice de passage pour l'huile situé en aval de l'orifice de passage 6 réalisé dans l'organe d'arrêt 5. Les dimensions de l'ouverture de passage 7 par rapport aux dimensions extérieures du clapet 2 sont telles que, quand la température de l'huile en amont du clapet 2 est supérieure à la température de déverrouillage, le clapet 2 peut être déplacé au travers de l'ouverture de passage 7 sous l'action du dispositif de commande 3, et quand la température est inférieure à la température de déverrouillage, le clapet 2 est fretté dans l'ouverture de passage 7 de façon à obstruer cette dernière (et à définir une première position fermée). [00028] L'organe d'arrêt 5 est en amont du dispositif de verrouillage 4 à une distance telle que, quand la température de l'huile en amont du clapet 2 est supérieure à la température de déverrouillage et la pression de l'huile est inférieure d'ouverture, le clapet 2 est en butée contre l'organe d'arrêt 5 et est disposé par rapport à l'ouverture de passage 7 de façon à permettre son frettage lors d'une baisse de la température en deçà de la température de déverrouillage. [00029] Dans l'exemple illustré à la figure 4, le clapet 2 est une bille en invar ayant un diamètre de 4 mm à 20 °C, et le dispositif de verrouillage 4 est un anneau en aluminium dont l'ouverture de passage 7 a un diamètre de 3,995 mm à 20°C, soit une interférence de 5 µm. De part la géométrie du clapet 2 et du dispositif de verrouillage 4, il est possible de garantir un verrouillage du clapet 2, la pression de l'huile n'excédant pas 4 à 5 bars en fonctionnement normal. Vu leurs coefficients thermiques, l'interférence devient nulle pour une température de déverrouillage comprise entre 70 et 80°C. D'une façon générale, étant donnée la précision requise, il est nécessaire d'appairer les clapets 2 et les dispositifs de verrouillage 4 en les classant par micron. [00030] Le système d'alimentation 1 comprend également un fourreau 8 qui forme le corps extérieur du système 1 et qui présente un alésage axial 9 dans lequel sont disposés, d'amont en aval, le clapet 2, le dispositif de verrouillage 4 et le dispositif de commande 3. Ici, le fourreau 8 est réalisé en acier. Par ailleurs, afin de permettre la fixation du dispositif de verrouillage 4 et du dispositif de commande 3 dans le fourreau 8, le système d'alimentation 1 comprend un cylindre 10 qui est disposé dans l'alésage 9 et qui est fixé au fourreau 8 par frettage. Le cylindre 10 comprend également un alésage axial 11 dans lequel est disposé le clapet 2 et le dispositif de commande 3. Ici, le cylindre 10 est réalisé en acier. Le frettage du cylindre 10 dans le fourreau 8 est calculé de façon à résister à l'effort de serrage du gicleur dans le carter. [00031] Le dispositif de verrouillage 4 est immobilisé dans le fourreau 8 entre une extrémité amont de ce dernier (ici, formée par l'organe d'arrêt 5) et une extrémité amont du cylindre 10 (le diamètre extérieur du dispositif de verrouillage 4 étant plus important que le diamètre de l'alésage axial 11 du cylindre 10. Le dispositif de commande 3 (le ressort) est immobilisé dans le cylindre 10 par un organe d'appui 12 contre lequel l'extrémité aval du dispositif de commande est en butée. Le clapet 2 est emprisonné dans le fourreau 8, d'une part, par l'organe d'arrêt 5, et, d'autre part, par le dispositif de commande 3 (le ressort 3) qui est en contact avec lui par son extrémité amont. [00032] Le clapet 2, le dispositif de verrouillage 4 et le dispositif de commande 3 sont introduits dans le fourreau 8 avant le frettage du cylindre 8. [00033] Le système d'alimentation 1 est très simple et dépourvu de tout dispositif électronique, la commande du clapet 2 en fonction de la pression de l'huile se faisant par un ressort 3, et celle en fonction de la température de l'huile se faisant par la différence des coefficients thermiques de dilatation du clapet 2 et de l'anneau 4 dans lequel est réalisé l'ouverture de verrouillage 7. [00034] Au système d'alimentation 1 est associé un tube 13 reliant l'alésage axial 11 du cylindre 10 au gicleur et permettant ainsi le transfert de l'huile. REVENDICATIONS1. Système d'alimentation (1) d'un gicleur d'huile pour un moteur à combustion d'un véhicule automobile, le système comprenant un clapet (2) mobile entre au moins une position ouverte dans laquelle il permet le passage de l'huile dans un sens d'amont en aval, et au moins une position fermée dans laquelle il empêche ce passage, et un dispositif de commande (3) de la position du clapet (2) adapté à entraîner le clapet (2) dans une position ouverte ou dans une position fermée en fonction de la pression de l'huile en amont du clapet (2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage (4) du clapet (2) adapté, en fonction de la température de l'huile en amont du clapet (2), à empêcher ou à permettre la commande de la position de clapet (2) par le dispositif de commande (3). 2. Système d'alimentation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (4) est adapté à maintenir le clapet (2) dans une position fermée quand la température de l'huile en amont du clapet (2) est inférieure à une température de déverrouillage et à permettre le déplacement du clapet (2) par le dispositif de commande (3) quand la température de l'huile est supérieure à la température de déverrouillage. 3. Système d'alimentation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (4) est réalisé en un premier matériau présentant un premier coefficient de dilatation et en ce que le clapet (2) est réalisé en un second matériau présentant un second coefficient de dilatation inférieur au premier coefficient de dilatation, le dispositif de verrouillage (4) présentant une ouverture de passage (7) qui forme un premier orifice de passage de l'huile et dont les dimensions par rapport aux dimensions extérieures du clapet (2) sont telles que, quand la température de l'huile en amont du clapet (2) est supérieure à la température de déverrouillage, le clapet (2) peut être déplacé au travers de l'ouverture de passage (7), et quand la température est inférieure à la température de déverrouillage, le clapet (2) est fretté dans l'ouverture de passage (7) définissant une première position fermée du clapet (2). 4. Système d'alimentation (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de commande (3) est adapté à entraîner le clapet (2)dans une position ouverte quand la pression de l'huile en amont du clapet (2) est supérieure à une pression d'ouverture, et à l'entraîner dans une position fermée quand la pression est inférieure à la pression d'ouverture. 5. Système d'alimentation (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (3) possède une valeur de tarage correspondant à la pression d'ouverture, et sollicite le clapet (2) dans une position fermée dans laquelle il est en butée contre un organe d'arrêt (5) et dans laquelle il obstrue un orifice de passage (6) qui forme un second orifice de passage de l'huile et qui est réalisé dans cet organe d'arrêt (5). 6. Système d'alimentation (1) selon la revendication 5 dépendante de la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt (5) est en amont du dispositif de verrouillage (4) à une distance telle que, quand la température de l'huile en amont du clapet (2) est supérieure à la température de déverrouillage et la pression de l'huile est inférieure à la pression d'ouverture, le clapet (2) est en butée contre l'organe d'arrêt (5) tout en étant disposé par rapport à l'ouverture de passage (7) de façon à permettre le frettage lors d'une baisse de la température en deçà de la température de déverrouillage. 7. Système d'alimentation (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un fourreau (8) présentant un alésage axial (9) dans lequel sont disposés d'amont en aval, le clapet (2), le dispositif de verrouillage (4), et le dispositif de commande (3). 8. Système d'alimentation (1) selon la revendication 7 dépendante de l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre (10) qui est disposé dans l'alésage (9) du fourreau (8) et qui comporte un organe d'appui (12) disposé en aval du dispositif de commande (3) et contre lequel ce dernier est en buté. 9. Système d'alimentation (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le cylindre (10) est fixé par frettage au fourreau (8). 10. Système d'alimentation (1) selon l'une des revendications 7 à 9 dépendantes de l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt (5) est l'extrémité amont du fourreau (8).