Brevet FR3040433A1 — publié le 20170303

MOTEUR DE VÉHICULE AUTOMOBILE SURALIMENTÉ PAR TURBOCOMPRESSEUR MUNI D'UN SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT DÉDIÉ AU TURBOCOMPRESSEUR [0001] La présente invention concerne un système de lubrification d'un ensemble moteur muni d'un turbocompresseur, ainsi qu'un système de refroidissement du turbocompresseur. [0002] Un système de lubrification a plusieurs fonctions : - participer à la réduction des frottements des pièces en mouvement ; - participer à la dissipation d'une partie de la chaleur générée dans le moteur ; - participer à l'étanchéité des cylindres ; - faciliter l'évacuation, lors des vidanges, de particules dues à l'usure et aux résidus de combustion. [0003] Afin d'obtenir ces fonctions, la lubrification consiste, de manière non exhaustive, à graisser les paliers de vilebrequin, les pistons et les paliers d'arbres à cames. Le système de lubrification comprend à cet effet un circuit de lubrification, muni d'au moins une pompe à huile et un filtre à huile. [0004] Le refroidissement vise à refroidir le bloc-cylindres d'un moteur, l'huile du système de lubrification, ainsi que d'autres composants du véhicule automobile si nécessaire, en y faisant circuler le liquide de refroidissement. [0005] Le refroidissement du moteur se fait, de manière simplifiée, au moyen d'un système de refroidissement comprenant un circuit de refroidissement muni d'une pompe principale, d'un thermostat et d'un radiateur moto-ventilé. Le refroidissement de l'huile du système de refroidissement est obtenu par exemple par l'entremise d'un échangeur de chaleur, permettant des échanges thermiques entre le circuit de lubrification et le circuit de refroidissement. [0006] Ces systèmes sont relativement volumineux et peuvent peser lourd. De plus, ils comprennent de nombreuses pièces, qui complexifient le montage et impliquent des coûts élevés. [0007] Afin de réduire le volume et le poids de ces systèmes, on connaît du document CN 101 435 365 un moteur de véhicule automobile comprenant : 3040433 2 un système de lubrification du moteur, muni d'un filtre à huile, d'un échangeur de chaleur pour refroidir l'huile, et d'un support, un système de refroidissement, muni d'une pompe à liquide de refroidissement. 5 Dans ce document antérieur, le filtre à huile, l'échangeur de chaleur et la pompe à liquide de refroidissement sont montés sur le support, de sorte à former un bloc unitaire. Par « unitaire », on entend qu'aucun tuyau ne relie ces différents éléments entre eux. Les connexions fluidiques entre ces éléments sont effectuées par couplage mécanique 10 au support. [0008] Le système de refroidissement décrit dans le document cité ci-dessus présente au moins un défaut important. Lorsque le moteur est suralimenté en air au moyen d'un turbocompresseur, il est nécessaire de refroidir ce dernier, lorsque le moteur est arrêté. Or, l'utilisation 15 d'une pompe pour refroidir plusieurs éléments du véhicule automobile ne permet pas d'obtenir un rendement optimal pour le refroidissement du turbocompresseur. Le risque est que celui-ci se détériore, sous l'effet de la température, une fois le moteur du véhicule arrêté. [0009] Un premier objectif est de proposer un moteur de véhicule 20 automobile équipé d'un système de refroidissement dédié au turbocompresseur, notamment lorsque le moteur du véhicule est à l'arrêt. [0010] Un deuxième objectif est de proposer un système de lubrification et un système de refroidissement de turbocompresseur qui 25 soit compacts. [0011] Un troisième objectif est de limiter le nombre de pièces dans un tel système de refroidissement. [0012] Un quatrième objectif est de limiter les pertes de charges dans un tel système de refroidissement. 30 [0013] A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un moteur de véhicule automobile comprenant : - un système de lubrification du moteur, muni d'un support, - au moins un système de refroidissement, muni d'au moins une pompe à liquide de refroidissement, 35 le moteur comprenant un turbocompresseur apte à suralimenter le moteur en air, la pompe à liquide de refroidissement comprenant une 3040433 3 sortie unique, reliée au turbocompresseur, pour le refroidissement de celui-ci. [0014] Avantageusement, le système de lubrification comprend au moins un filtre à huile monté sur le support. 5 [0015] Avantageusement, le système de lubrification comprend au moins un échangeur de chaleur monté sur le support. [0016] Le montage du filtre à huile, de l'échangeur de chaleur, et de la pompe à liquide de refroidissement sur un même support offre une grande compacité et limite le nombre de pièces habituellement 10 utilisées. Un tel montage permet également de limiter les pertes de charge, au bénéfice de l'efficacité du refroidissement du turbocompresseur. [0017] La pompe à liquide de refroidissement est dédiée uniquement au refroidissement du turbocompresseur, ce qui permet de le refroidir 15 de manière optimale. [0018] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : une entrée unique de la pompe à liquide de refroidissement par laquelle entre le fluide de refroidissement est positionnée en regard 20 d'une sortie eau de l'échangeur de chaleur ; la pompe à liquide de refroidissement est électrique, et comprend un contre connecteur électrique destiné à être branché à un connecteur électrique d'un système électrique et de commande du véhicule automobile ; 25 - le support comprend un couvercle rapporté, ce dernier recouvrant la pompe à liquide de refroidissement faisant saillie du support ; le couvercle comprend des moyens de fixation au support ; le couvercle comprend une durite de connexion s'étendant en 30 saillie du côté d'une paroi latérale, la durite de connexion étant apte à être connectée à un tuyau de refroidissement reliant la sortie unique au turbocompresseur, pour le refroidissement de ce dernier ; le couvercle comprend un contre connecteur électrique extérieur, faisant saillie du côté d'une face extérieure de celui-ci, et un 35 connecteur électrique intérieur faisant saillie du côté d'une face intérieure, le contre connecteur électrique extérieur étant branché au connecteur électrique d'un système électrique et de commande du 3040433 4 véhicule automobile, le connecteur électrique intérieur étant branché au contre connecteur électrique de la pompe à liquide de refroidissement ; le contre connecteur électrique extérieur comprend des clips de maintien, aptes à maintenir le connecteur électrique du système 5 électrique et de commande ; le matériau du support est un alliage d'aluminium. [0019] Il est proposé, en second lieu, un véhicule automobile comprenant un moteur tel que précédemment décrit. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 10 apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule automobile, muni d'un moteur suralimenté en air par un 15 turbocompresseur, la figure 2 est une représentation schématique d'un moteur à quatre cylindres suralimenté par un turbocompresseur, et comprenant un système de refroidissement dudit turbocompresseur, la figure 3 est une représentation schématique d'un système 20 de refroidissement et de lubrification d'un moteur et d'un système de refroidissement et de lubrification d'un turbocompresseur, la figure 4 est une vue en perspective d'un turbocompresseur, muni d'un support comprenant une partie du système de refroidissement du turbocompresseur, 25 - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 dans laquelle le support est muni d'un couvercle de protection, la figure 6 est une vue en éclaté du support de la figure 5, la figure 7 est une vue en coupe du couvercle selon la plan VII-VII de la figure 6, 30 - la figure 8 est une vue en perspective du support. [0021] Sur la figure 1 est représenté un véhicule 1 automobile comprenant un moteur 2 à combustion interne, muni d'un turbocompresseur 3. [0022] Le véhicule 1 automobile comprend : 35 - un système 4 de lubrification du moteur et du turbocompresseur 3, ainsi qu'un système 5 de refroidissement moteur et un système 6 de 3040433 5 refroidissement turbocompresseur représentés en figure 3. Le système 4 de lubrification comprend un support 7, un filtre 8 à huile et un échangeur 9 de chaleur. Le système 4 de lubrification comprend également une pompe 10 à huile. L'échangeur 9 de chaleur permet de 5 refroidir l'huile du système 4 de lubrification, par échange thermique avec le système 5 de refroidissement moteur. [0023] Pour effectuer la lubrification du moteur, le système 4 de lubrification comprend des éléments (non représentés) : une rampe principale munie d'injecteurs, la rampe principale 10 pulvérisant de l'huile sur des paliers de vilebrequin ; une rampe de distribution, permettant également de pulvériser de l'huile via des injecteurs, sur les contacts cames-patins. [0024] L'huile de lubrification est tout d'abord prélevée depuis un carter 11 situé sous le moteur 2, grâce à la pompe 10 à huile, l'huile est 15 refroidie dans l'échangeur 9 de chaleur, puis purifiée dans le filtre 8 à huile, avant d'être injectée dans le moteur 2, comme précédemment expliqué. L'huile ainsi injectée dans le moteur 2 est récupérée sous l'effet de la gravité dans le carter 11, pour être à nouveau utilisée. En parallèle, une partie de l'huile est envoyée vers le turbocompresseur 3, 20 via un circuit 12 de lubrification turbocompresseur. L'huile du système 4 de lubrification permet ainsi de lubrifier le moteur 2 et le turbocompresseur 3, ce qui participe également à leur refroidissement. [0025] Le système 4 de lubrification ne peut pas refroidir seul ces éléments comme il conviendrait de le faire. C'est la raison pour laquelle 25 le véhicule 1 automobile est équipé d'un système 5 de refroidissement moteur d'une part, et d'un système 6 de refroidissement turbocompresseur d'autre part. [0026] Le turbocompresseur 3 permet de suralimenter le moteur 2 en air, ceci afin d'améliorer la combustion du mélange carburant - air dans 30 des cylindres 13 du moteur. [0027] De manière connue en soi et non représentée, le turbocompresseur comprend une turbine, placée dans le flux des gaz d'échappement, reliée à un compresseur, placé dans un conduit d'admission d'air du moteur, la turbine et le compresseur étant reliés 35 via un arbre. [0028] La turbine, l'arbre et le compresseur sont enfermés dans un corps 14. L'arbre passe dans un palier lisse (non représenté), ce 3040433 6 dernier étant situé entre l'arbre et le corps 14. Le palier lisse doit être refroidi, grâce à un film d'huile occupant un espace tubulaire entre le corps 14 et l'arbre. [0029] Lorsque le moteur 2 est en fonctionnement, le 5 turbocompresseur 3 est refroidi grâce au système 4 de lubrification qui y fait circuler de l'huile. [0030] En revanche, lorsque le moteur 2 est à l'arrêt, le système 4 de lubrification s'arrête également, et l'huile n'est pas renouvelée, car la pompe 10 à huile est couplée au moteur 2. 10 [0031] Après l'arrêt du moteur 2 et donc du turbocompresseur 3, la turbine est à une température nettement plus élevée que le palier lisse. Elle transmet alors la chaleur à celui-ci via l'arbre, ce qui risque de l'endommager. De plus, l'huile résiduelle peut être portée en température excessive, et provoquer des dégâts. 15 [0032] Le système 5 de refroidissement moteur est connu en soi. Il comprend, de manière simplifiée et non exhaustive, un groupe 15 moto ventilateur, un vase 16 d'expansion contenant le fluide de refroidissement, une pompe 17 principale et l'échangeur 9 de chaleur commun avec le système 4 de lubrification. La pompe 17 principale fait 20 circuler le fluide de refroidissement dans le système 5 de refroidissement moteur, ce qui permet notamment de refroidir l'huile du système 4 de lubrification, via l'échangeur 9 de chaleur. [0033] Afin de refroidir le turbocompresseur 3 après l'arrêt du moteur 2, le système 6 de refroidissement turbocompresseur se substitue au 25 système 4 de lubrification. Le système 6 de refroidissement turbocompresseur comprend une pompe à liquide de refroidissement, ci-après dénommée pompe 18 électrique, qui fait circuler un fluide de refroidissement dans le turbocompresseur 3. [0034] Dans un souci de compacité, plusieurs éléments 30 précédemment décrits sont montés sur le support 7. Ainsi, la pompe 18 électrique (et avantageusement l'échangeur 9 de chaleur et/ou le filtre 8 à huile) sont montés sur le support 7. Le support 7 est représenté en pointillés sur la figure 3. [0035] Dans l'objectif de refroidir le turbocompresseur 3 après l'arrêt 35 du moteur 2, la pompe 18 électrique n'est pas couplée au moteur 2. Elle est alimentée et commandée de manière indépendante, par un système électrique et de commande du véhicule 1 automobile. La pompe 18 3040433 7 électrique comprend à cet effet un contre connecteur électrique 19, apte à être branché à un connecteur électrique 20 provenant du système électrique et de commande du véhicule 1 automobile. [0036] Le refroidissement du turbocompresseur 3 est optimal 5 lorsqu'une pompe lui est dédiée. A cet effet, la pompe 18 électrique comprend une entrée 21 unique et une sortie 22 unique, par lesquelles respectivement le fluide de refroidissement entre et sort. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, l'entrée 21 unique est connectée directement à une sortie 23 eau de l'échangeur 9 de chaleur. 10 II est toutefois possible que la pompe 18 électrique puise le fluide de refroidissement à un autre endroit du support 7, par exemple avant l'entrée du fluide dans l'échangeur 9 de chaleur. [0037] La sortie 22 unique de la pompe 18 électrique est reliée directement au turbocompresseur 3 par un tuyau 24 de refroidissement, 15 comme représenté sur la figure 4. Le turbocompresseur 3 est donc alimenté en fluide de refroidissement, lorsque le moteur 2 est à l'arrêt, grâce à la pompe 18 électrique qui lui est dédiée. [0038] Lorsque le fluide de refroidissement quitte le turbocompresseur 3, il est renvoyé vers le système 5 de refroidissement 20 moteur par une durite 25 de retour refroidissement. Sur le schéma de la figure 3, le fluide de refroidissement est renvoyé juste après l'échangeur 9 de chaleur. Toutefois, le retour du fluide de refroidissement peut se faire à un autre endroit du système 5 de refroidissement moteur. 25 [0039] Le matériau du support 7 est avantageusement un alliage d'aluminium. Celui-ci est par exemple formé par moulage, dans un moule dans lequel est injecté de l'aluminium sous pression. [0040] Le support 7 présente une face 26 latérale sur laquelle est monté l'échangeur 9 de chaleur, et présente une extrémité 27 apte à 30 recevoir le filtre 8 à huile. [0041] Lorsque le moteur 2 est en fonctionnement, l'échangeur 9 de chaleur refroidi l'huile du système 4 de lubrification, sans le concours de la pompe 18 électrique. En effet, la pompe 18 électrique ne fonctionne que lorsque le moteur 2 est à l'arrêt pour refroidir le 35 turbocompresseur 3. Lorsque le moteur 2 fonctionne, c'est la pompe 17 principale du système 5 de refroidissement moteur qui fait circuler le fluide de refroidissement dans l'échangeur 9 de chaleur, refroidissant 3040433 8 ainsi l'huile de lubrification du moteur 2. Lorsque le moteur 2 fonctionne, le fluide de refroidissement ne s'engouffre pas dans la pompe 18 électrique dédiée au turbocompresseur 3, ce dernier n'est donc pas alimenté en fluide de refroidissement, mais uniquement en 5 huile par le circuit 12 de lubrification turbocompresseur, représenté schématiquement sur la figure 3. [0042] Avantageusement, une vanne trois voies (non représentée) peut être positionnée à un embranchement 28 donnant sur le système 6 de refroidissement turbocompresseur et sur le système 5 de 10 refroidissement moteur. Ainsi lorsque le moteur 2 fonctionne, la vanne trois voies empêche le fluide de refroidissement d'entrer dans le système 6 de refroidissement turbocompresseur, et autorise le passage du fluide dans le système 5 de refroidissement moteur, et inversement lorsque moteur 2 est à l'arrêt. 15 [0043] Le support 7 comprend plusieurs orifices 29 de fixation. Ces orifices 29 de fixation permettent de fixer celui-ci sur une zone dédiée (non représentée) du véhicule 1 automobile à l'aide de vis de fixation (non représentées). [0044] La pompe 18 électrique comprend des moyens de fixation 20 (non représentés) permettant de la solidariser au support 7. Avantageusement, la pompe 18 électrique est fixée sur le support 7 au moyen de vis. [0045] L'huile du système 4 de lubrification arrive dans le support 7 par une entrée 30 lubrifiant, visible sur la figure 8. Le support 7 25 comprend des canalisations (non visibles sur les figures), qui permettent aux différents fluides de circuler dans celui-ci. Une première canalisation permet à l'huile de traverser le support 7 depuis l'entrée 30 lubrifiant jusqu'à l'échangeur 9 de chaleur. Une fois l'huile refroidie dans l'échangeur 9 de chaleur, celle-ci empreinte une deuxième 30 canalisation, en direction du filtre 8 à huile. Une fois filtrée, l'huile est acheminée, par une troisième canalisation, vers une sortie 31 lubrifiant, visible sur la figure 8. En parallèle, le fluide de refroidissement du système 5 de refroidissement moteur entre dans le support 7, par une entrée 32 refroidissement, visible sur la figure 8. Le fluide de 35 refroidissement rejoint l'échangeur 9 de chaleur par une quatrième canalisation, puis en ressort par une cinquième canalisation, vers une sortie 33 refroidissement. L'embranchement 28 se trouve dans le 3040433 9 support 7, c'est à cet endroit que le système 6 de refroidissement turbocompresseur puise le fluide de refroidissement, lorsque le moteur 2 est à l'arrêt. [0046] Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 5 5 et 6, la pompe 18 électrique est recouverte par un couvercle 34 comprenant des moyens de fixation au support. Les moyens de fixation peuvent être de différentes formes. Sur les figures 5 à 7, ceux-ci se présentent sous la forme d'ergots 35 à clipper dans des zones de fixation (non représentées), prévues à cet effet sur le support 7. En 10 variante, non représentée, le couvercle 34 peut également être fixé sur le support 7 par des vis. [0047] Le couvercle 34 permet de protéger la pompe 18 électrique. [0048] Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 5 à 7, le couvercle 34 de la pompe 18 électrique comprend un contre 15 connecteur électrique 36 extérieur, faisant saillie du côté d'une face 37 extérieure de celui-ci, et un connecteur électrique 38 intérieur, faisant saillie du côté d'une face 39 intérieure. Lorsque le couvercle 34 est positionné de sorte à recouvrir la pompe 18 électrique, le connecteur électrique 38 intérieur vient en regard et se branche sur le contre 20 connecteur électrique 19 situé sur la pompe 18 électrique. Ainsi, le connecteur électrique 20 du système électrique et de commande du véhicule 1 automobile, n'est pas directement branché sur la pompe 18 électrique mais sur le couvercle 34. Le contre connecteur électrique 36 extérieur comprend des clips 40 de maintien, aptes à maintenir le 25 connecteur 20 électrique du système électrique et de commande. [0049] Le couvercle 34 comprend une durite 41 de connexion faisant saillie du côté d'une paroi 42 latérale de celui-ci. La durite 41 de connexion est branchée au tuyau 24 de refroidissement du turbocompresseur 3. Ce dernier n'est donc pas directement connecté à 30 la sortie 22 unique de la pompe 18 électrique mais au couvercle 34. La sortie 22 unique de la pompe 18 électrique est connectée à la durite 41 de connexion, à l'intérieur du couvercle 34. Le terme « intérieur » désigne un espace 43 situé dans le couvercle 34, et dans lequel la pompe 18 électrique loge. 35 [0050] Dans une variante, non représentée sur les figures, la pompe 18 électrique ne puise pas dans le système 5 de refroidissement moteur, mais au contraire dans le système 4 de lubrification. Ainsi, 3040433 10 lorsque le moteur 2 est à l'arrêt, le refroidissement du turbocompresseur 3 est effectué par l'huile du système 4 de lubrification. [0051] Un tel système de refroidissement du turbocompresseur 3 5 offre l'avantage d'être optimal, puisque la pompe 18 électrique lui est entièrement dédiée. Par ailleurs, le montage du filtre 8 à huile, de l'échangeur et de la pompe 18 électrique sur le support permet d'obtenir une grande compacité de l'ensemble. Le nombre de pièces utilisées est réduit, ainsi que les pertes de charges, ceci au bénéfice du 10 refroidissement du turbocompresseur. REVENDICATIONS1. Moteur (2) de véhicule (1) automobile comprenant : un système (4) de lubrification du moteur, muni d'un support (7), au moins un système (6) de refroidissement muni d'au moins une pompe (18) à liquide de refroidissement, caractérisé en ce que le moteur (2) comprenant un turbocompresseur (3) apte à suralimenter le moteur (2) en air, la pompe (18) à liquide de refroidissement comprend une sortie (22) unique, reliée au turbocompresseur (3) pour le refroidissement de celui-ci. 2. Moteur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système (4) de lubrification comprend au moins un filtre (8) à huile monté sur le support (7). 3. Moteur (2) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le système (4) de lubrification comprend au moins un échangeur (9) de chaleur monté sur le support (7). 4. Moteur (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une entrée (21) unique de la pompe (18) à liquide de refroidissement par laquelle entre le fluide de refroidissement est positionnée en regard d'une sortie (23) eau de l'échangeur (9) de chaleur. 5. Moteur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe (18) à liquide de refroidissement est électrique, et comprend un contre connecteur électrique (19) destiné à être branché à un connecteur électrique (20) d'un système électrique et de commande du véhicule (1) automobile. 6. Moteur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support (7) comprend un couvercle (34) rapporté, ce dernier recouvrant la pompe (18) à liquide de refroidissement faisant saillie du support (7). 7. Moteur (2) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couvercle (34) comprend des moyens (35) de fixation au support (7). 3040433 12 8. Moteur (2) selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le couvercle (34) comprend une durite (41) de connexion s'étendant en saillie du côté d'une paroi (42) latérale, la 5 durite (41) de connexion étant apte à être connectée à un tuyau (24) de refroidissement reliant la sortie (22) unique au turbocompresseur (3) pour le refroidissement de ce dernier. 9. Moteur (2) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, 10 caractérisé en ce que le couvercle (34) comprend un contre connecteur électrique (36) extérieur, faisant saillie du côté d'une face (37) extérieure de celui-ci, et un connecteur électrique (38) intérieur, faisant saillie du côté d'une face (39) intérieure, le contre connecteur électrique (36) extérieur étant branché à un connecteur électrique (20) 15 d'un système électrique et de commande du véhicule automobile, le connecteur électrique (38) intérieur étant branché au contre connecteur électrique (19) de la pompe (18) à liquide de refroidissement. 10. Moteur (2) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le 20 contre connecteur électrique (36) extérieur comprend des clips (40) de maintien, aptes à maintenir le connecteur électrique (20) du système électrique et de commande.