Brevet FR3058761A1 — publié le 20180518

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DE L'HUILE DE LUBRIFICATION DANS UN MOTEUR THERMIQUE [1] L'invention concerne de manière générale le domaine de l'automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un dispositif de refroidissement 5 destiné au refroidissement de l'huile de lubrification dans un moteur thermique de véhicule automobile. [2] Dans le contexte de la réduction des rejets polluants des véhicules automobiles, les normes européennes d'émission, dites normes « Euro », imposent de fortes baisses des limites acceptables pour ces rejets. Entre la norme « Euro 1 » et la norme « Euro 7 », 10 pour le taux de CO2 notamment, il est prévu une baisse des émissions d'environ 80% sur les motorisations de type Diesel et d'environ 60% sur les motorisations de type essence. [3] La perte d'énergie mécanique par frottement dans le moteur thermique d'un véhicule automobile est de l'ordre de 20% de l'énergie totale libérée par la combustion du carburant. La réduction des frottements mécaniques dans le moteur thermique est donc un 15 objectif pour les constructeurs automobiles afin de diminuer les émissions polluantes. [4] L'utilisation d'une huile dite à très basse viscosité est une solution envisagée pour obtenir une baisse de la consommation de carburant et corrélativement une diminution des émissions polluantes. Cependant, l'huile à très basse viscosité pose des contraintes supplémentaires en termes de maîtrise de sa température de fonctionnement pour la 20 viscosité voulue et pour éviter un vieillissement prématuré. Ainsi, une huile à très basse viscosité devra typiquement ne pas dépasser une température de fonctionnement de l'ordre de 125°C pour conserver une viscosité de lbrdre de 4 cSt, alors que les huiles de lubrification actuellement utilisées dans les moteurs thermiques peuvent conserver une viscosité de 4cSt jusqu'à une température de l'ordre de 145°C. 25 [005] Par le document JP2010084751, il est connu un dispositif de contrôle de la température de l'huile de lubrification d'un moteur thermique permettant de chauffer l'huile en phase de démarrage du moteur puis de stabiliser sa température. Il est utilisé un échangeur thermique traversé par l'huile de lubrification. Un thermostat est prévu pour commander la circulation du liquide de refroidissement du moteur thermique dans 30 l'échangeur. 3058761 2 [006] Le dispositif de la technique antérieure décrit dans JP2010084751 trouve des applications dans les dispositifs de refroidissement pour les huiles de lubrification actuellement utilisées, mais ne convient pas pour les huiles dite à très basse viscosité, car sa capacité de refroidissement reste limitée. [007] Il apparaît aujourd'hui souhaitable de proposer une solution pour accroître la capacité de refroidissement des dispositifs de refroidissement d'huile, et les rendre aptes au refroidissement des huiles dites à très basse viscosité dans les moteurs thermiques. [8] Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de refroidissement de l'huile de lubrification d'un moteur thermique dans un véhicule automobile, comprenant une première circulation de l'huile de lubrification dans un premier circuit dédié d'un échangeur thermique de type eau-huile et une deuxième circulation d'un fluide de refroidissement dans un deuxième circuit dédié de l'échangeur thermique de type eau-huile. Conformément à l'invention, le fluide de refroidissement est un liquide de refroidissement dit à basse température, ayant une température maximale n'excédant pas 80°C, d'un dispositif de refroidissement auxiliairedu véhicule. [9] L'utilisation du liquide de refroidissement à basse température dans l'échangeur thermique eau-huile permet un refroidissement plus performant de l'huile de lubrification et autorise une utilisation d'une huile dite à très basse viscosité, ayant une viscosité n'excédant pas 5 cSt à 125°C, pour la lubrification du moteur thermique. [0010] Selon une forme de réalisation particulière, la deuxième circulation, de fluide de refroidissement, est commandée en fonction de la température de l'huile de lubrification. [0011] Selon une caractéristique particulière de l'invention, la deuxième circulation n'est pas activée lorsque la température de l'huile de lubrification est inférieure à un seuil de température prédéterminé et est activée lorsque la température de l'huile de lubrification 25 atteint ou dépasse le seuil de température prédéterminé. [0012] Selon une forme de réalisation particulière, le seuil de température prédéterminé est de l'ordre de 125°C. [0013] Selon un autre aspect, l'invention concerne également un dispositif de refroidissement de l'huile de lubrification d'un moteur thermique de véhicule automobile, 30 comprenant un premier échangeur thermique de type eau-huile, un premier circuit de 3058761 3 circulation d'huile de lubrification établi à travers le premier échangeur et raccordé à un dispositif de lubrification du moteur thermique et un deuxième circuit de circulation de fluide de refroidissement établi à travers le premier échangeur et raccordé à un deuxième échangeur thermique de type eau-air du véhicule. Conformément à l'invention, le 5 deuxième échangeur thermique de type eau-air est celui d'un dispositif de refroidissement auxiliaire du véhicule thermique et le fluide de refroidissement est un liquide de refroidissement dit à basse température, ayant une température maximale n'excédant pas 80°C, du dispositif de refroidissement auxiliaire. [0014] Le dispositif de refroidissement de l'huile de lubrification de l'invention autorise 10 une mise en oeuvre du procédé de l'invention décrit brièvement plus haut et est adapté pour une utilisation d'une huile dite à très basse viscosité ayant une viscosité n'excédant pas 5 cSt à 125°C pour la lubrification d'un moteurthermique. [0015] Selon une forme de réalisation particulière, le premier échangeur thermique est un échangeur thermique à plaques. 15 [0016] Selon une autre forme de réalisation particulière, le dispositif de refroidissement d'huile de lubrification comprend aussi un dispositif de thermostat commandant la circulation du liquide de refroidissement dit à basse température dans le deuxième circuit de circulation en fonction de la température de l'huile de lubrification. [0017] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus 20 clairement à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La Fig.1 est un schéma simplifié d'un groupe de motorisation à moteur thermique dans lequel est intégré une forme de réalisation particulière du dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon l'invention ; La Fig.2A est une vue en coupe simplifiée d'un dispositif de thermostat dans un état fermé inclus dans le dispositif de refroidissement d'huile de lubrification de la Fig.1 ; et La Fig.2B est une vue en coupe simplifiée d'un dispositif de thermostat dans un état ouvert inclus dans le dispositif de refroidissement d'huile de lubrification de la Fig.1. [0018] En référence aux Figs.1 et 2A, 2B, il est décrit ci-dessous une forme de 30 réalisation particulière d'un dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon 3058761 4 l'invention qui est monté dans un groupe de motorisation à moteur thermique 1, montré à la Fig.1, d'un véhicule automobile. [0019] Comme montré à la Fig.1, le groupe de motorisation 1 comprend notamment un bloc de moteur thermique 10, un groupe d'échangeur thermique eau-air 11 pour les 5 dispositifs de refroidissement du véhicule, et différents dispositifs auxiliaires tels qu'un condenseur à eau 12 de climatisation et un échangeur à eau 13 de refroidissement d'air de suralimentation. [0020] Le groupe d'échangeur thermique eau-air 11 comprend essentiellement un échangeur eau-air pressurisé dit à haute température 110, un échangeur eau-air non- 10 pressurisé dit à basse température 111 et un groupe moto-ventilateur 112. Typiquement l'échangeur eau-air pressurisé 110 dit à haute température peut fonctionner à une température qui dépasse les 100°C. L'échangeur eau-air non-pressurisé 111 dit à basse température pourra lui fonctionner à une température maximale qui ne dépassera pas les 80°C. 15 [0021] De manière classique, le refroidissement à eau du bloc de moteur thermique 10 est assuré par la circulation dans le bloc 10 d'un liquide de refroidissement à haute température LHT. La circulation du liquide de refroidissement LHT est montrée à la Fig.1 par des traits et flèches en pointillé. [0022] Des conduits pour la circulation du liquide LHT raccordent l'échangeur eau-air 20 pressurisé 110 à un dispositif de thermostat piloté 101. Le dispositif de thermostat piloté 101 (ou électrovanne pilotée) commande la circulation du liquide LHT en boucle dans le moteur thermique 10 pendant la montée en température de celui-ci ou à travers l'échangeur 110 lorsque le moteur thermique 10 est chaud. Une pompe à eau 102 pour la circulation du liquide LHT et un conduit de dérivation 103 (dit « by-pass » en anglais) de 25 refroidissement du moteur thermique sont aussi montrés à la Fig.1. Un aérotherme 104 prélevant des calories du liquide LHT et délivrant de l'air chaud dans l'habitacle du véhicule est aussi montré à la Fig.1. [0023] Comme montré à la Fig.1, le dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon l'invention comprend un échangeur eau-huile 14, un premier circuit de circulation Cl 30 d'huile de lubrification, un deuxième circuit de circulation C2 d'un liquide de refroidissement dit à basse température LBT et un dispositif de thermostat 140. 3058761 5 [0024] L'échangeur eau-huile 14 comporte deux circuits distincts de circulation de fluide, l'un étant destiné à l'huile de lubrification et l'autre au liquide de refroidissement à basse température LBT. Typiquement, l'échangeur eau-huile 14 est un échangeur à plaques à haute performance. 5 [0025] Le premier circuit de circulation Cl raccorde l'échangeur eau-huile 14 à un dispositif de lubrification du moteur thermique. Une pompe à huile, non représentée à la Fig.1, force la circulation de l'huile de lubrification HL dans l'échangeur eau-huile 14. [0026] Le deuxième circuit de circulation 02 raccorde l'échangeur eau-huile 14 à un dispositif de refroidissement auxiliaire dit à basse température du véhicule, dans lequel 10 circule le liquide de refroidissement à basse température LBT. La circulation du liquide de refroidissement LBT est montrée à la Fig.1 par des flèches en trait plein. [0027] Dans cette forme de réalisation, le dispositif de refroidissement auxiliaire indiqué ci-dessus comporte notamment l'échangeur eau-air non-pressurisé à basse température 111, le condenseur à eau 12 de climatisation, l'échangeur à eau 13 de refroidissement 15 d'air de suralimentation et une pompe à eau électrique dédiée 1110. [0028] Dans d'autres formes de réalisation, le dispositif de refroidissement auxiliaire pourra avoir une architecture différente, par exemple, en comprenant un circuit de refroidissement pour un moteur électrique dans un véhicule hydride, ou pour des composants électroniques de puissance et des batteries. 20 [0029] Conformément à l'invention, la circulation du liquide de refroidissement à basse température LBT dans l'échangeur eau-huile 14 est commandée par le dispositif de thermostat 140. [0030] Une forme de réalisation du dispositif de thermostat 140 est montrée à titre d'exemple aux Figs.2A et 2B. Comme montré aux Figs.2A et 2B, le dispositif de 25 thermostat 140 est de type à capsule de cire et forme une vanne pour le liquide de refroidissement LBT dont les états fermé et ouvert sont commandés en fonction de la température de l'huile de lubrification HL. [0031] Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de thermostat 140 peut prendre la forme d'une électrovanne qui est pilotée par un signal de commande délivré par 30 l'unité de contrôle moteur du véhicule, ladite unité disposant d'une mesure de température 3058761 6 de l'huile HL. Ou bien, l'électrovanne peut être pilotée localement à partir d'une information de température d'huile fournie par un capteur intégré dans l'échangeur eau-huile 14. [0032] On notera que le dispositif de thermostat 14, quelle que soit sa forme de réalisation, sera avantageusement intégré dans l'échangeur eau-huile 14. 5 [0033] Comme montré aux Figs.2A et 2B, le dispositif de thermostat 140 comprend, dans un boîtier 141, une capsule de cire 142, un clapet 143 et un ressort 144. La capsule de cire 142 est contenue dans une chambre du boîtier 141 et baigne dans le flux de l'huile HL en circulation. La dilatation de la cire contenue dans la capsule 142 permet l'actionnement du clapet 143. La capsule de cire 142 et le ressort 144 sont choisis ici pour 10 avoir une commutation du dispositif de thermostat 140, entre l'état ouvert et l'état fermé, pour une température de l'huile HL de l'ordre de 125°C. Le choix de la valeur nominale de la capsule de cire 142 et le tarage du ressort 144 permettent d'obtenir le seuil de température voulu pour la régulation en température de l'huile de lubrification HL. [0034] A la Fig.2A, la température de l'huile HL est inférieure au seuil de température de 15 125°C, et le dispositif de thermostat 140 est à l'état fermé. Le circuit C2 est alors fermé et le liquide de refroidissement à basse température LBT ne circule pas dans l'échangeur eau-huile 14. [0035] A la Fig.2B, la température de l'huile HL est supérieure au seuil de température prédéterminé de 125°C, et le dispositif de thermostat 140 est à l'état ouvert. Le circuit C2 20 est alors ouvert et le liquide de refroidissement à basse température LBT circule dans l'échangeur eau-huile 14. [0036] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra y apporter différentes modifications et variantes qui entrent dans la 25 portée des revendications ci-annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de refroidissement de l'huile de lubrification d'un moteur thermique (10) dans un véhicule automobile, comprenant une première circulation (Cl) de ladite huile de lubrification (HL) dans un premier circuit dédié d'un échangeur thermique de type eau-huile (14) et une deuxième circulation (02) d'un fluide de refroidissement dans un deuxième circuit dédié dudit échangeur thermique de type eau-huile (14), caractérisé en ce que ledit fluide de refroidissement est un liquide de refroidissement dit à basse température (LBT), ayant une température maximale n'excédant pas 80°C, d'un dispositif de refroidissement auxiliaire (111, 1110, 12, 13) dudit véhicule. 2. Procédé de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième circulation (02) est commandée en fonction de la température de ladite huile de lubrification (HL). 3. Procédé de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite huile de lubrification est une huile de lubrification dite à très basse viscosité ayant une viscosité n'excédant pas 5 cSt à 125°C. 4. Procédé de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 2 et 3, caractérisé en ce que ladite deuxième circulation (02) n'est pas activée lorsque la température de ladite huile de lubrification (HL) est inférieure à un seuil de température prédéterminé et est activée lorsque la température de ladite huile de lubrification (HL) atteint ou dépasse ledit seuil de température prédéterminé. 5. Procédé de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit seuil de température prédéterminé est de l'ordre de 125°C. 6. Dispositif de refroidissement de l'huile de lubrification d'un moteur thermique (10) de véhicule automobile, comprenant un premier échangeur thermique de type eau-huile (14), un premier circuit de circulation d'huile de lubrification (Cl) établi à travers ledit premier échangeur (14) et raccordé à un dispositif de lubrification dudit moteur thermique et un deuxième circuit de circulation de fluide de refroidissement (02) établi à travers ledit premier échangeur (14) et raccordé à un deuxième échangeur thermique de type eau-air (111) dudit véhicule, caractérisé en ce que 3058761 8 ledit deuxième échangeur thermique de type eau-air (111) est celui d'un dispositif de refroidissement auxiliaire (111, 1110, 12, 13) dudit véhicule thermique et ledit fluide de refroidissement est un liquide de refroidissement dit à basse température (LBT), ayant une température maximale n'excédant pas 80°C, dudit dispositif de 5 refroidissement auxiliaire (111, 1110, 12, 13). 7. Dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit premier échangeur thermique (14) est un échangeur thermique à plaques. 8. Dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon la revendication 6 ou 7, 10 caractérisé en ce qu'il comprend aussi un dispositif de thermostat (140) commandant la circulation dudit liquide de refroidissement dit à basse température (LBT) dans ledit deuxième circuit de circulation (C2) en fonction de la température de ladite huile de lubrification (HL). 9. Dispositif de refroidissement d'huile de lubrification selon l'une quelconque des 15 revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite huile de lubrification est une huile de lubrification dite à très basse viscosité ayant une viscosité n'excédant pas 5 cSt à 125°C. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de refroidissement de l'huile de lubrification du moteur thermique selon l'une 20 quelconque des revendications 6 à 9.