Brevet FR3058462A1 — publié le 20180511

Système de lubrification pour moteur à quatre temps La présente invention concerne un système de lubrification de moteur, et plus particulièrement un système de lubrification pour moteur à quatre temps. Les moteurs à deux temps portatifs classiques peuvent travailler dans n'importe quelle position, par exemple une position inclinée ou renversée latéralement, sans limitation provenant des structures de lubrification. Actuellement, les normes sur les émissions polluantes en Chine deviennent plus strictes. Par conséquent, le moteur à deux temps mentionné ci-dessus n'est plus approprié, car ses gaz d'échappement contiennent beaucoup d'éléments polluants. Toutefois, bien que les moteurs à quatre temps classiques soient meilleurs que les moteurs à deux temps en ce qui concerne les émissions d'échappement, les systèmes de lubrification existants ne peuvent pas satisfaire les exigences imposées aux moteurs à quatre temps. Si le moteur à quatre temps se renverse ou se retourne, la marche du système de lubrification s'affaiblit, ou pire, le moteur se met à brûler ou à perdre de l'huile de graissage. La présente invention est destinée à résoudre le problème technique qui consiste à fournir un système de lubrification de moteur à quatre temps capable d'être retourné librement, sans utilisation d'une pompe à huile de graissage de moteur dédiée. Afin de résoudre le problème susmentionné, la présente invention propose un système de lubrification pour moteur à quatre temps. Le système comprend : un corps de moteur dans lequel sont disposées une chambre de vilebrequin et une chambre de distribution à soupapes ; un couvercle de culasse fixé sur le moteur et mis en communication avec l'atmosphère ; et un réservoir de stockage d'huile qui est configuré pour stocker de l'huile de graissage, placé sur le corps de moteur, situé d'un côté d'une came, et dans lequel est placé un dispositif de production de nuage d'huile. 3058462 2 Un conduit de sortie d'huile du dispositif de production de nuage d'huile fait communiquer le réservoir de stockage d'huile avec la chambre de vilebrequin via un tuyau de sortie d'huile. La chambre de vilebrequin est mise en communication avec la chambre de 5 distribution à soupapes via un clapet antiretour. La chambre de distribution à soupapes est mise en communication avec le réservoir de stockage d'huile via un tuyau. La chambre de distribution à soupapes est mise en communication avec le couvercle de culasse. Le couvercle de culasse est mis en communication avec le réservoir de stockage 10 d'huile. En outre, le dispositif de production de nuage d'huile peut comprendre un arbre rotatif, une palette d'agitation d'huile et un manchon de réduction. L'arbre rotatif peut être monté à rotation sur le manchon de réduction. La palette d'agitation d'huile peut être fixée 15 sur l'arbre rotatif. La palette d'agitation d'huile et l'arbre rotatif peuvent être pourvus chacun d'un conduit de sortie d'huile. Le conduit de sortie d'huile de la palette d'agitation d'huile peut être mis en communication avec celui de l'arbre rotatif. Le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif peut être relié au tuyau de sortie d'huile via 20 le manchon de réduction. De plus, la palette d'agitation d'huile peut comprend deux ailettes de forme spéciale. Chacune d'entre elles peut être pourvue d'une rainure d'huile. Les deux ailettes de forme spéciale peuvent être fixes. Les deux rainures d'huile peuvent être combinées pour former le 25 conduit de sortie d'huile. En outre, une cavité de collecte et une cavité de sortie d'huile peuvent être aménagées dans le manchon de réduction. Le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif peut être mis en communication avec la cavité de collecte. 30 En outre, le manchon de réduction peut être formé d'un seul tenant avec le réservoir de stockage d'huile. De plus, le réservoir de stockage d'huile peut comprendre un corps de réservoir et un couvercle de réservoir. Le couvercle de 3058462 3 réservoir peut être fixé au corps de réservoir. Le corps de réservoir peut être formé d'un seul tenant avec le corps de moteur. En outre, un volant d'inertie peut être placé sur le corps de moteur, et le réservoir de stockage d'huile peut être placé au-dessus du 5 volant d'inertie. En outre, le clapet antiretour peut être un clapet à disque. Dans le système de lubrification de moteur à quatre temps proposé par la présente invention, un réservoir de stockage d'huile, une chambre de vilebrequin, une chambre de distribution à soupapes et 10 un couvercle de culasse sont mis en communication les uns à la suite des autres. La chambre de distribution à soupapes et le réservoir de stockage d'huile sont directement mis en communication l'un avec l'autre, et un clapet antiretour, qui est placé entre la chambre de 15 vilebrequin et la chambre de distribution à soupapes, s'ouvre quand une pression dans la chambre de vilebrequin augmente, et se ferme quand la pression y diminue afin d'éviter de manière effective l'écoulement inversé d'huile de graissage. Grâce à des impulsions de pression dans la chambre de 20 vilebrequin, le nuage d'huile produit dans le réservoir de stockage d'huile circule du réservoir de stockage d'huile à la chambre de vilebrequin, puis passe dans la chambre de distribution à soupapes avant de revenir au réservoir de stockage d'huile. Quand le moteur se retourne librement, son huile de graissage 25 peut aller d'un dispositif de production de nuage d'huile à la chambre de vilebrequin pour réaliser une circulation sans utiliser la pompe à huile de graissage de moteur dédiée. De plus, comparée à une méthode de lubrification par barbotage, la lubrification par nuage d'huile peut lubrifier les pièces de façon plus complète. 30 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue structurelle schématique d'un système de lubrification de moteur à quatre temps selon un mode de réalisation préféré de la présente invention. 3058462 4 La figure 2 est une vue en coupe d'un système de lubrification de moteur à quatre temps proposé par la présente invention. La figure 3 est une autre vue en coupe du système de lubrification de moteur à quatre temps proposé par la présente 5 invention. La figure 4 est une vue structurelle schématique d'une structure de connexion d'une chambre de vilebrequin et d'un réservoir de stockage d'huile. La figure 5 est une vue structurelle schématique d'une structure 10 de connexion d'une chambre de distribution à soupapes et du réservoir de stockage d'huile. La figure 6 est une vue structurelle schématique d'un culbuteur. La figure 7 est une vue de dessus du culbuteur. 15 La figure 8 est une vue structurelle schématique d'un couvercle de culasse. La figure 9 est une vue en coupe selon l'axe A-A de la figure 8. La figure 10 est une autre vue structurelle schématique d'un couvercle de culasse. 20 La figure 11 est une vue structurelle schématique d'une plaque de respiration. La figure 12 est une vue structurelle schématique d'une plaque de retour d'huile. La figure 13 est une vue en coupe d'un moteur quand le moteur 25 est renversé sur le côté gauche. La figure 14 est une vue en coupe du moteur quand le moteur est renversé sur le côté droit. La figure 15 est une vue en coupe du moteur quand le moteur est retourné la tête en bas. 30 Comme montré sur la figure 1, un système de lubrification de moteur à quatre temps selon un mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un corps de moteur 1 avec une culasse formée d'un seul tenant, un couvercle de culasse 2 et un réservoir de stockage d'huile 3, dans lequel le couvercle de culasse 2 et le 3058462 5 réservoir de stockage d'huile 3 sont placés à l'extrémité supérieure du corps de moteur 1, et le réservoir de stockage d'huile 3 se trouve à l'extérieur du corps de moteur 1. En référence aux figures 2 à 5, une chambre de vilebrequin 11, 5 une chambre de distribution à soupapes 12 et un boîtier de clapet 13 placé sous la chambre de vilebrequin sont disposés dans le corps de moteur 1. Un clapet antiretour 131 est placé dans le boîtier de clapet 13. La chambre de vilebrequin 11 est mise en communication avec la chambre de distribution à soupapes 12 via le boîtier de clapet 13. 10 Le couvercle de culasse 2 est placé à l'extrémité supérieure du corps de moteur 1, et un volant d'inertie 14 est placé à l'extrémité inférieure de celui-ci. Le couvercle de culasse 2 est mis en communication avec l'atmosphère. Un orifice de sortie d'air 211 est formé dans le couvercle de culasse 2, et communique avec la chambre 15 de distribution à soupapes 12, de sorte que l'extrémité supérieure de la chambre de distribution à soupapes 12 communique avec l'atmosphère. Le réservoir de stockage d'huile 3 est placé sur le volant d'inertie 14, de telle manière que l'espace situé entre le volant d'inertie 14 et le moteur est utilisé de façon raisonnable. Ainsi, 20 comparé à l'art antérieur, où le réservoir de stockage d'huile 3 est placé dans le corps de moteur, l'espace total occupé par le moteur est réduit, et la taille du corps de moteur 1 est plus petite. Lorsque le moteur est utilisé comme source d'énergie pour un taille-haie ou une tronçonneuse, le centre de gravité de l'ensemble 25 peut être plus proche de celui d'une personne, de sorte que le maniement de la machine est plus pratique. Un trou de clapet et un conduit de circulation sont disposés dans le boîtier de clapet 13. Le boîtier de clapet 13 est en communication avec la chambre de vilebrequin 11 via le trou de clapet 30 et le conduit de circulation du boîtier de clapet 13 communique avec la chambre de distribution à soupapes 12. Le clapet antiretour 131, qui est un clapet à disque, est placé dans le boîtier de clapet 13 pour ouvrir ou fermer le trou de clapet. Des pulsations de pression se produisent dans la chambre de 3058462 6 vilebrequin 11 et alternent entre une pression positive et une pression négative dues au mouvement montant et descendant d'un piston. Quand la pression augmente dans la chambre de vilebrequin 11, le clapet à disque ouvre le trou de clapet. Quand la pression diminue 5 dans la chambre de vilebrequin 11, le clapet à disque ferme le trou de clapet. Un vilebrequin 111 est placé dans la chambre de vilebrequin 11, et est connecté au piston. En référence aux figures 6 et 7, un mécanisme de distribution à soupapes est placé dans la chambre de distribution à soupapes 12, et 10 comprend un pignon de commande de distribution 121, une courroie synchrone 122, une came 129, un arbre à cames 123, un axe de culbuteurs 124, un culbuteur d'admission 125 et un culbuteur d'échappement 126. L'axe de culbuteurs 124 et l'arbre à cames 123 sont tous deux 15 placés sur le corps de moteur 1. Le culbuteur d'admission 125 et le culbuteur d'échappement 126 sont tous deux placés sur l'axe de culbuteurs 124. Vus du dessus, le culbuteur d'admission 125 et le culbuteur d'échappement 126 forment un X. La came 129 est placée sur l'arbre à cames 123 et entraîne 20 l'arbre à cames 123 en rotation. Une extrémité de la courroie synchrone 122 est connectée à la came et son autre extrémité est connectée au pignon de commande de distribution 121. La courroie synchrone 122 amène le nuage d'huile de graissage présent dans la chambre de distribution à soupapes 12 dans une extrémité de l'arbre à 25 cames 123 pour lubrifier les pièces qui se trouvent à l'extrémité supérieure. Le culbuteur d'admission 125 et le culbuteur d'échappement 126 sont montés sur un seul axe pour réduire directement la largeur du moteur. Par ailleurs, la position de montage de l'axe de culbuteurs 124 30 peut être abaissée, tout en conservant la compatibilité entre le culbuteur et le piston, de sorte que comparé à un corps de moteur 1 de l'art antérieur ayant deux axes de culbuteurs, la taille du corps de moteur 1 est plus petite. 3058462 7 De plus, un angle inclus entre une soupape d'admission 127 et une soupape d'échappement 128 est réduit car il n'y a qu'un axe de culbuteurs 124, de sorte que l'espace total occupé par l'ensemble du mécanisme de culbuteurs est réduit. L'angle inclus entre la soupape 5 d'admission 127 et la soupape d'échappement 128 peut s'approcher d'un angle droit, ce qui permet de concevoir un conduit d'admission à peu près vertical, et d'obtenir une meilleure circulation d'admission dans un cylindre. Par conséquent, les performances du moteur peuvent être 10 améliorées. En particulier, quand le moteur tourne à un régime élevé, l'admission se fait avec une bonne circulation, ce qui permet de maîtriser le rapport air/carburant dans une plage appropriée et d'avoir un moteur plus performant. Le réservoir de stockage d'huile 3 comprend un corps de 15 réservoir 31 et un couvercle de réservoir 32 qui sont fixés au moyen de boulons pour former une cavité de logement. Un orifice de remplissage d'huile est formé dans le corps de réservoir 31 ainsi que dans le couvercle de réservoir 32. Un couvercle étanche 33 est placé dans chaque orifice de remplissage d'huile, à 20 travers lequel de l'huile de graissage peut être versée dans le réservoir de stockage d'huile 3. Un conduit de retour 311 est formé dans le corps de réservoir 31. Une extrémité du conduit de retour 311 communique avec la cavité de logement et son autre extrémité communique avec le couvercle de 25 culasse 2. Le corps de réservoir 31 et le corps de moteur 1 sont formés d'un seul tenant, ce qui simplifie le processus de fabrication. Le réservoir de stockage d'huile 3 est configuré pour stocker l'huile de graissage. 30 Un dispositif de production de nuage d'huile est placé dans le réservoir de stockage d'huile 3, et est configuré pour agiter l'huile de graissage afin de produire un nuage d'huile. Un conduit de sortie d'huile est placé sur le dispositif de production de nuage d'huile, et fait communiquer le réservoir de 3058462 8 stockage d'huile 3 avec la chambre de vilebrequin 11 via un tuyau de sortie d'huile 51. La chambre de distribution à soupapes 12 est mise en communication avec le réservoir de stockage d'huile 3 via un tuyau de 5 retour d'huile 52. Un orifice de retour d'huile 241 est formé dans la partie inférieure du couvercle de culasse 2, et est mis en communication avec le réservoir de stockage d'huile 3. Le dispositif de production de nuage d'huile comprend un arbre rotatif, des palettes d'agitation d'huile 42 et un manchon de réduction 10 43. Le manchon de réduction 43 est placé sur l'arbre rotatif de façon similaire à une gaine. L'arbre rotatif peut tourner par rapport au manchon de réduction 43, et les palettes d'agitation d'huile 42 sont fixée sur l'arbre rotatif. 15 L'arbre rotatif est formé d'un seul tenant avec l'arbre à cames 123, ce qui facilite le processus de fabrication et le montage. L'arbre rotatif et les palettes d'agitation d'huile 42 sont pourvus de conduits de sortie d'huile. Chaque conduit de sortie d'huile de palette d'agitation d'huile 20 42 est mis en communication avec celui de l'arbre rotatif et le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est connecté au tuyau de sortie d'huile 51 par l'intermédiaire du manchon de réduction 43. En particulier, chaque palette d'agitation d'huile 42 comprend deux ailettes de forme spéciale, chacune d'entre elles étant pourvue 25 d'une rainure d'huile 422 et d'un trou de montage. Les deux ailettes de forme spéciale sont fixes. Les deux rainures d'huile 422 sont combinées pour former le conduit de sortie d'huile. L'arbre rotatif est monté dans les trous de montage. Un orifice d'entrée d'huile et un orifice de sortie d'huile sont 30 formés dans l'arbre rotatif, et sont mis en communication avec le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif. L'orifice d'entrée d'huile se trouve dans le trou de montage. 3058462 9 Une cavité de collecte et une cavité de sortie d'huile sont formées dans le manchon de réduction 43. La cavité de collecte et la cavité de sortie d'huile communiquent entre elles. Le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est en 5 communication avec la cavité de collecte. Plus précisément, l'orifice de sortie d'huile de l'arbre rotatif se situe dans la cavité de collecte et la cavité de sortie d'huile communique avec la chambre de vilebrequin 11 par l'intermédiaire du tuyau de sortie d'huile 51. Le manchon de réduction 43 est formé d'un seul tenant avec le 10 réservoir de stockage d'huile 3, autrement dit, le manchon de réduction 43, le corps de réservoir 31 et le corps de moteur 1 sont formés d'un seul tenant pour faciliter le processus de fabrication. Comme montré sur les figures 8 à 12, le couvercle de culasse 2 comprend un corps de couvercle 21, un tampon de caoutchouc 22, une 15 plaque de respiration 23 et une plaque de retour d'huile 24 qui sont empilés et fixés les uns après les autres de haut en bas. Un orifice de sortie d'air 211 qui communique avec l'atmosphère est formé dans le corps de couvercle 21. Des trous d' entrée d' huile 231 et 243 sont formés 20 respectivement dans la plaque de respiration 23 et dans la plaque de retour d'huile 24. Des trous d'écoulement d'huile 233 et des colonnes d'écoulement d'huile 232 sont placés aux bords de quatre coins de la plaque de respiration 23. Un trou pénétrant est formé dans chaque 25 colonne d'écoulement d'huile 232. Une rainure de retour d'huile 242 et un trou de retour d'huile 241 sont formés dans la plaque de retour d'huile 24 et le trou de retour d'huile 241 est mis en communication avec le conduit de retour d'huile 311 du réservoir de stockage d'huile 3. 30 Le corps de couvercle 21 et la plaque de respiration 23 forment une cavité de précipitation et la plaque de respiration 23 et la plaque de retour d'huile 24 forment une cavité de retour d'huile. Quand le moteur est mis à l'horizontale en fonctionnement, de l'huile pulvérisée entre dans la cavité de précipitation par les trous 3058462 10 d'entrée d'huile 231 et 243 et des gaz sont refoulés par l'orifice de sortie d'air 211. Dans le même temps, le nuage d'huile qui entre avec les gaz va jusqu'à la cavité de retour d'huile en passant par les trous 5 d'écoulement d'huile 233 de la plaque de respiration 23. L'huile de graissage présente dans la cavité de retour d'huile est collectée dans la rainure de retour d'huile 242 et entre dans le conduit de retour d'huile 311 via le trou de retour d'huile 241. Puis l'huile de graissage retourne au réservoir de stockage d'huile 3. 10 Quand le moteur a la tête en bas, les gaz entrent dans le couvercle de culasse 2 de la même façon par les trous d'entrée d'huile 231 et 243, puis sont refoulés par l'orifice de sortie d'air 211 L'huile de graissage est aspirée dans la cavité de retour d'huile via les colonnes d'écoulement d'huile 232 pour entrer finalement dans le 15 réservoir de stockage d'huile 3. De façon similaire, quelle que soit la direction d'inclinaison du moteur, l'huile de graissage est aspirée dans le réservoir de stockage d'huile via les trous d'écoulement d'huile 233 ou les colonnes d'écoulement d'huile 232. 20 Le tampon de caoutchouc est en forme de U et est configuré pour réduire la vitesse de circulation de l'huile pulvérisée, afin d'empêcher davantage l'huile de graissage d'être refoulée avec les gaz. Le déplacement vertical du piston dans la chambre de 25 vilebrequin 11 fait atteindre une valeur maximale à une pression négative orientée vers le haut, qui fait que la pression régnant dans la chambre de vilebrequin 11 est inférieure à celle qui règne dans le réservoir de stockage d'huile 3. Le boîtier de clapet et la chambre de distribution à soupapes 12 30 sont reliés à l'atmosphère via le couvercle de culasse 2. Le réservoir de stockage d'huile 3 est connecté au couvercle de culasse 2 via le conduit de retour d'huile et communique indirectement avec l'atmosphère via le couvercle de culasse 2, de sorte que la pression 3058462 11 régnant dans le réservoir de stockage d'huile 3 est inférieure à celle qui règne dans la chambre de distribution à soupapes 12. Une relation entre les pressions régnant dans toutes les chambres peut être exprimée comme suit : Pc REVENDICATIONS1. Système de lubrification pour moteur à quatre temps, comprenant : un corps de moteur (1) dans lequel sont disposées une chambre de vilebrequin (11) et une chambre de distribution à soupapes (12) ; un couvercle de culasse (2) fixé sur le moteur et mis en communication avec l'atmosphère ; et un réservoir de stockage d'huile (3) configuré pour stocker de l'huile de graissage, placé sur le corps de moteur (1), situé d'un côté d'une came (129), et dans lequel est placé un dispositif de production de nuage d'huile, dans lequel un conduit de sortie d'huile du dispositif de production de nuage d'huile fait communiquer le réservoir de stockage d'huile (3) avec la chambre de vilebrequin (11) via un tuyau de sortie d'huile (51), la chambre de vilebrequin (11) est mise en communication avec la chambre de distribution à soupapes (12) via un clapet antiretour (131), la chambre de distribution à soupapes (12) est mise en communication avec le réservoir de stockage d'huile (3) via un tuyau (52), la chambre de distribution à soupapes (12) est mise en communication avec le couvercle de culasse (2), et le couvercle de culasse (2) est mis en communication avec le réservoir de stockage d'huile (3). 2. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de production de nuage d'huile comprend un arbre rotatif, une palette d'agitation d'huile (42) et un manchon de réduction (43) ; l'arbre rotatif est monté à rotation sur le manchon de réduction (43) ; la palette d'agitation d'huile (42) est fixée sur l'arbre rotatif ; la palette d'agitation d'huile (42) et l'arbre rotatif sont pourvus chacun d'un conduit de sortie d'huile ; le conduit de sortie d'huile de la palette d'agitation d'huile (42) est mis en communication avec celui de l'arbre rotatif ; et le conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est relié au tuyau de sortie d'huile (51) via le manchon de réduction (43). 3058462 15 3. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 2, dans lequel la palette d'agitation d'huile (42) comprend deux ailettes de forme spéciale, chacune d'entre elles étant pourvue d'une rainure d'huile (422) ; les deux ailettes de forme 5 spéciale sont fixes ; et les deux rainures d'huile (422) sont combinées pour former le conduit de sortie d'huile. 4. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 2, dans lequel une cavité de collecte et une cavité de sortie d'huile sont aménagées dans le manchon de réduction (43) ; et le 10 conduit de sortie d'huile de l'arbre rotatif est mis en communication avec la cavité de collecte. 5. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 2, dans lequel le manchon de réduction (43) est formé d'un seul tenant avec le réservoir de stockage d'huile (3). 15 6. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 1, dans lequel le réservoir de stockage d'huile (3) comprend un corps de réservoir (31) et un couvercle de réservoir (32) ; le couvercle de réservoir (32) est fixé au corps de réservoir (31) ; et le corps de réservoir (31) est formé d'un seul tenant avec le corps de 20 moteur (1). 7. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 1, dans lequel un volant d'inertie est placé sur le corps de moteur, et le réservoir de stockage d'huile (3) est placé au-dessus du volant d'inertie. 25 8. Système de lubrification pour moteur à quatre temps selon la revendication 1, dans lequel le clapet antiretour est un clapet à disque.