EP0958448A1 - Procede de controle du debit d'huile dans un moteur deux temps a graissage separe et un moteur associe - Google Patents

Procede de controle du debit d'huile dans un moteur deux temps a graissage separe et un moteur associe

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EP0958448A1
EP0958448A1 EP98955711A EP98955711A EP0958448A1 EP 0958448 A1 EP0958448 A1 EP 0958448A1 EP 98955711 A EP98955711 A EP 98955711A EP 98955711 A EP98955711 A EP 98955711A EP 0958448 A1 EP0958448 A1 EP 0958448A1
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EP
European Patent Office
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engine
temperature
thermal load
representative
oil
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Jacques Lavy
Yoichi Ishibashi
Philippe Girard
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
TotalEnergies Marketing Services SA
Honda R&D Co Ltd
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Elf Antar France
IFP Energies Nouvelles IFPEN
TotalFinaElf France SA
Honda R&D Co Ltd
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Publication date
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M3/00—Lubrication specially adapted for engines with crankcase compression of fuel-air mixture or for other engines in which lubricant is contained in fuel, combustion air, or fuel-air mixture
    • F01M3/02—Lubrication specially adapted for engines with crankcase compression of fuel-air mixture or for other engines in which lubricant is contained in fuel, combustion air, or fuel-air mixture with variable proportion of lubricant to fuel, lubricant to air, or lubricant to fuel-air-mixture

Definitions

  • the present invention relates to the field of two-stroke internal combustion engines in which the oil is injected independently of the petrol. These motors are also called separate lubrication motors.
  • the present invention relates to controlling the flow rate, or metering, of the oil injected into this type of engine.
  • Known oil metering systems generally comprise a mechanical metering pump controlled as a function of parameters such as the speed and / or the position of the throttle valve, this latter parameter being representative of the engine load.
  • the present invention proceeds from a different technical choice.
  • the present invention proposes to base the control of the oil flow on the temperature of an element of the engine representative of the level of thermal load of the engine.
  • the risk of engine damage can be very significant in the event of a fault in the cooling system or in the event of significant overheating.
  • the most efficient systems operate according to parameters such as load and / or engine speed.
  • the present invention makes it possible to solve the problems mentioned above, in particular those linked to the overheating of the engine and the excessive consumption of oil.
  • the subject of the present invention is a method for controlling the flow of lubricating oil of a two-stroke internal combustion engine comprising a circuit for injecting lubricating oil, which consists in acting on the oil flow lubrication as a function of a temperature representative of the engine thermal load.
  • the temperature representative of the thermal load is the temperature of an element constituting said motor.
  • the engine comprises an ignition element provided with a seal.
  • the temperature representative of the thermal load of the engine is the temperature of said seal.
  • the temperature representative of the thermal load of the engine is the temperature of the ignition element.
  • the flow rate of lubricating oil injected into the engine is increased when the temperature representative of the engine thermal load exceeds a predetermined threshold value.
  • the action on the lubrication oil flow can be obtained by controlling the closing of said leak circuit.
  • the invention further relates to a two-stroke internal combustion engine comprising a circuit for injecting a flow of lubricating oil.
  • the engine includes:
  • a sensor for measuring a temperature representative of the thermal load of said motor which delivers a signal representative of said temperature to an output
  • a module for processing said signal provided with an input connected to the output of the sensor for measuring said temperature and with an output which delivers a control signal
  • said adjustment means reacting to the control signal produced by the processing module so that the flow rate of lubricating oil is modified as a function of a temperature representative of the thermal load of the engine, measured by said temperature sensor which is disposed on a component of said motor.
  • the engine is air cooled and comprises an ignition element provided with a seal, the sensor for measuring the temperature representative of the thermal load of the engine is then placed on said seal.
  • the engine according to the invention comprising an ignition element, the temperature measurement sensor is disposed on said ignition element.
  • the engine according to the invention may comprise a load measurement sensor and / or a speed measurement sensor of said engine, the output of each of them being connected to an input of said module. treatment so that the flow of lubricating oil is further modified according to the load and / or the engine speed.
  • FIG. 1 is a diagram showing the main elements necessary for the implementation of the invention.
  • FIG. 2 shows a set of engine torque curves as a function of the temperature of a characteristic element of the engine.
  • FIG. 1 shows an air-cooled two-stroke engine 1 with an oil inlet pipe 2.
  • the flow of oil on this inlet is controlled by an element 3 such as a valve actuated by a solenoid.
  • an oil tank 4 and a pump 5 constitute the oil supply controlled by the solenoid 3.
  • the fuel inlet is provided separately from the oil inlet 2.
  • the oil flow leaving the pump 5 is divided into two conduits: the main motor supply conduit 2 and a bypass conduit 10 where part of the oil is recycled upstream of the pump 5. It is preferable to insert a non-return valve 6 in the by-pass duct 10.
  • a second non-return valve 11 can also be installed on the main conduit 2, near the engine oil inlet to avoid in particular the supply of engine oil during its stop.
  • the calibration of the second valve 11 is then a function of the calibration of the valve 6.
  • the main supply 2 and bypass ducts 10 will be dimensioned so as to deliver a minimum flow rate required by the motor when the bypass duct 10 is open, and a maximum flow rate required by the motor when the bypass duct -pass 10 is closed.
  • the solenoid 3 can command the all-or-nothing opening of the by-pass duct 10, allowing either a minimum flow (normal conditions; open by-pass) or a maximum flow (overload conditions thermal; bypass closed).
  • the solenoid 3 can move gradually (or according to a variable frequency) and cause a partial and variable closure system of the bypass duct 10: for example using d '' a needle of variable section.
  • the opening of the conduit 10 will thus take place as the thermal load of the engine increases, thereby allowing a gradual increase in the oil flow rate in said conduit 10.
  • An electronic calculation unit 7 can advantageously be provided in order in particular to control the solenoid 3.
  • the unit 7 is also connected to an element representative of the thermal load of the engine such as the spark plug or more precisely to a sensor of temperature 8 placed on the spark plug seal 12.
  • the senor 8 permanently supplies the temperature of the spark plug seal to the calculation unit 7 which itself and, in particular as a function of the temperature supplied, controls the solenoid 3 in the manner indicated above.
  • the oil pump 5 can also be connected to a pulley 9 which is itself connected to the throttle valve. This system makes it possible to control the flow rate via the engine load. It is not necessary for the implementation of the invention. It is an additional element that can improve flow control via temperature.
  • This additional element can be useful in the event of a temperature control system failure. It can thus be considered as a redundant element.
  • the control of the oil flow by the unit 7 can be envisaged via a temperature sensor representative of the level of thermal load of the engine.
  • a coolant temperature sensor can allow this control.
  • a temperature sensor for the jacket, the casing or the exhaust can also be provided, in particular in the case of an air-cooled engine.
  • a temperature threshold memorized in unit 7, determines the moment when the flow rate must be modified.
  • the present invention allows better management of the oil flow, that is to say ultimately a reduction in consumption.
  • This figure shows a set of curves (A, B, C) of the torque C as a function of the temperature T of an element characteristic of the engine temperature, here the temperature of the spark plug seal, for different gasoline / oil mass ratios. lubrication.
  • the lubrication of an engine is therefore directly linked to the tightening problems which appear in the engine as soon as the lubrication is insufficient and a rupture of the oil film occurs. Tightening problems are also linked to the thermal load level of the engine and mainly to the temperature of the piston. The warmer the engine, the greater the risk of tightening (and therefore of engine deterioration). At the same time, the lower the quantity of lubricant introduced (high fuel / lubricant ratio), the more the tightening appears at low temperature.
  • Tightening is characterized by the sudden drop in torque, causing the engine to stop completely and the piston and cylinder to deteriorate.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de contrôle du débit d'huile injecté dans un moteur à combustion interne à deux temps où l'huile est injectée indépendamment de l'essence. Selon l'invention on agit sur le débit d'huile en fonction d'une température représentative de la charge thermique du moteur. Plus précisément cette température peut être celle d'un élément constituant le moteur, tel que celle du joint de bougie.

Description

PROCEDE DE CONTROLE DU DEBIT D'HUILE DANS UN MOTEUR DEUX TEMPS A GRAISSAGE SEPARE ET UN MOTEUR ASSOCIE
La présente invention concerne le domaine des moteurs à combustion interne à deux temps dans lesquels l'huile est injectée indépendamment de l'essence. Ces moteurs sont encore appelés moteurs à graissage séparé.
Plus précisément la présente invention a trait au contrôle du débit, ou dosage, de l'huile injectée dans ce type de moteurs.
Les systèmes connus de dosage d'huile comprennent généralement une pompe-doseuse mécanique commandée en fonction de paramètres tels que le régime et/ou la position du papillon des gaz, ce dernier paramètre étant représentatif de la charge du moteur.
Ces paramètres, couramment utilisés pour commander le dosage de l'huile, présentent cependant quelques inconvénients, particulièrement dans le cas des moteurs refroidis par air. Ils ne permettent pas, notamment, d'assurer un bon dosage quel que soit la charge et/ou le régime du moteur. En particulier, le dosage est inadapté lorsque le niveau thermique du moteur varie : pendant l'ascension d'une forte côte ou lors d'une défaillance du circuit de refroidissement par exemple.
Des améliorations ont donc déjà été proposées comme par exemple dans la demande de brevet EP-A1 -0577081. Selon ce document, on peut réajuster la quantité d'huile injectée en fonction de seuils mémorisés dans un calculateur ; on peut aussi faire varier le temps entre deux injections.
Cette solution technologique est avant tout fondée sur les valeurs de charge et de vitesse du moteur.
La présente invention procède d'un choix technique différent. En effet la présente invention propose de baser le contrôle du débit d'huile sur la température d'un élément du moteur représentatif du niveau de charge thermique du moteur.
Cette solution permet de réaliser un dosage fiable et précis, qui par une meilleure gestion, permet de réduire notablement la consommation d'huile, de l'ordre de 30% à 50%.
Le risque de détérioration du moteur peut être très important en cas de défectuosité du système de refroidissement ou en cas de surchauffe importante.
Pour résoudre ce type de problèmes, les systèmes de lubrification actuels sont conçus pour garantir une marge de sécurité en cas de surchauffe importante du moteur (montée d'une longue côte par exemple).
Ces réglages entraînent donc une surconsommation d'huile lorsque le moteur fonctionne dans des conditions normales, moins sévères car la marge de sécurité existe quelles que soient les conditions de fonctionnement.
Il y a actuellement peu de systèmes capables d'optimiser réellement la consommation d'huile.
De plus, comme souligné plus haut, les systèmes les plus performants fonctionnent en fonction de paramètres tels que charge et/ou vitesse du moteur. Vis-à-vis de ces techniques connues, la présente invention permet de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, notamment ceux liés à la surchauffe du moteur et à la trop forte consommation d'huile.
Ainsi la présente invention a pour objet un procédé de contrôle du débit d'huile de lubrification d'un moteur à combustion interne à deux temps comportant un circuit d'injection d'huile de lubrification, qui consiste à agir sur le débit d'huile de lubrification en fonction d'une température représentative de la charge thermique du moteur.
Plus précisément, la température représentative de la charge thermique est la température d'un élément constituant ledit moteur.
Conformément à l'invention, le moteur comporte un élément d'allumage muni d'un joint.
En accord avec ce mode de réalisation de l'invention, la température représentative de la charge thermique du moteur est la température dudit joint.
Sans sortir du cadre de l'invention, la température représentative de la charge thermique du moteur est la température de l'élément d'allumage.
De façon particulière, l'on augmente le débit d'huile de lubrification injectée dans le moteur lorsque la température représentative de la charge thermique du moteur dépasse une valeur de seuil prédéterminée.
Par ailleurs, lorsque le circuit d'injection d'huile comporte un circuit de fuite, l'action sur le débit d'huile de lubrification peut être obtenue en contrôlant la fermeture dudit circuit de fuite.
Additionnellement, on agit sur le débit d'huile en fonction de la charge mécanique et/ou du régime du moteur. L'invention vise en outre un moteur à combustion interne à deux temps comprenant un circuit d'injection d'un débit d'huile de lubrification.
De façon caractéristique, le moteur comprend :
- un capteur de mesure d'une température représentative de la charge thermique dudit moteur qui délivre sur une sortie un signal représentatif de ladite température,
- un module dé traitement dudit signal, muni d'une entrée raccordée à la sortie du capteur de mesure de ladite température et d'une sortie qui délivre un signal de commande,
- des moyens de réglage du débit d'huile de lubrification, munis d'une entrée raccordée à la sortie du module de traitement,
lesdits moyens de réglage réagissant au signal de commande élaboré par le module de traitement de manière à ce que le débit d'huile de lubrification soit modifié en fonction d'une température représentative de la charge thermique du moteur, mesurée par ledit capteur de température qui est disposé sur un élément constitutif dudit moteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur est refroidi par air et comprend un élément d'allumage muni d'un joint, le capteur de mesure de la température représentative de la charge thermique du moteur est alors disposé sur ledit joint.
Le moteur, selon l'invention comprenant un élément d'allumage , le capteur de mesure de la température est disposé sur ledit élément d'allumage.
En outre, le moteur selon l'invention peut comprendre un capteur de mesure de la charge et/ou un capteur de mesure du régime dudit moteur, la sortie de chacun d'eux étant raccordée à une entrée dudit module de traitement de manière à ce que le débit d'huile de lubrification soit en outre modifié en fonction de la charge et/ou du régime du moteur.
La présente invention sera mieux comprise, d'autres éléments, détails et caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et nullement limitatif en référence aux figures annexées :
- La figure 1 est un schéma montrant les principaux éléments nécessaires à la mise en œuvre de l'invention; et
- La figure 2 montre un ensemble de courbes du couple-moteur en fonction de la température d'un élément caractéristique du moteur.
La figure 1 montre un moteur 1 deux temps refroidi par air, avec un conduit arrivée d'huile 2. Le débit d'huile sur cette arrivée est commandé par un élément 3 tel qu'une vanne actionnée par un solénoïde.
De façon classique un réservoir d'huile 4 et une pompe 5 constituent l'alimentation d'huile contrôlée par le solénoïde 3.
L'arrivée d'essence, non représentée sur la figure 1 , est prévue séparément de l'arrivée d'huile 2.
Dans le système présenté sur la figure 1 , le débit d'huile sortant de la pompe 5 est divisé en deux conduits : le conduit 2 d'alimentation principale du moteur et un conduit 10 de by-pass où une partie de l'huile est recyclée en amont de la pompe 5. Il est préférable d'insérer un clapet anti-retour 6 dans le conduit de by-pass 10.
Un deuxième clapet anti-retour 11 peut aussi être implanté sur le conduit principal 2, près de l'entrée d'huile du moteur pour éviter en particulier l'alimentation en huile du moteur pendant son arrêt. Le tarage du deuxième clapet 11 est alors fonction du tarage du clapet 6. Les conduits d'alimentation principale 2 et de by-pass 10 seront dimensionnés de façon à délivrer un débit minimum requis par le moteur lorsque le conduit de by-pass 10 est ouvert, et un débit maximum requis par le moteur lorsque le conduit de by-pass 10 est fermé.
Dans le cas d'un système simple, le solénoïde 3 pourra commander l'ouverture tout ou rien du conduit 10 de by-pass, autorisant soit un débit mini (conditions normales ; by-pass ouvert) soit un débit maxi (conditions de surcharge thermique ; by-pass fermé).
Dans le cas d'un système plus sophistiqué, le solénoïde 3 pourra se déplacer de façon progressive (ou selon une fréquence variable) et entraîner un système de fermeture partielle et variable du conduit 10 de by-pass : par exemple à l'aide d'une aiguille de section variable.
L'ouverture du conduit 10 se fera ainsi au fur et à mesure de l'augmentation de la charge thermique du moteur, permettant ainsi une augmentation progressive du débit d'huile dans ledit conduit 10.
Une unité de calcul électronique 7 peut être avantageusement prévue afin notamment de contrôler le solénoïde 3. L'unité 7 est en outre reliée à un élément représentatif de la charge thermique du moteur tel que la bougie d'allumage ou plus précisément à un capteur de température 8 placé sur le joint de bougie 12.
Selon l'invention, le capteur 8 fournit en permanence la température du joint de bougie à l'unité de calcul 7 qui elle-même et, en fonction notamment de la température fournie, commande le solénoïde 3 de la façon indiquée ci-avant.
La pompe à huile 5 peut en outre être reliée à une poulie 9 elle-même reliée au papillon des gaz. Ce système permet de contrôler le débit via la charge du moteur. Il n'est pas nécessaire à la mise en œuvre de l'invention. C'est un élément additionnel qui peut permettre d'améliorer le contrôle du débit via la température.
Cet élément additionnel peut s'avérer utile en cas de défaillance du système de contrôle lié à la température. Il peut ainsi être considéré comme un élément redondant.
Le contrôle du débit d'huile par l'unité 7 peut être envisagé via un capteur de température représentatif du niveau de charge thermique du moteur. Ainsi dans le cas d'un moteur à refroidissement liquide, un capteur de température du liquide de refroidissement peut permettre ce contrôle. Sans sortir du cadre de l'invention, un capteur de température de la chemise, du carter, ou de l'échappement peut aussi être prévu, en particulier dans le cas d'un moteur à refroidissement par air.
Dans tous les cas, le principe est le même ; il s'agit de corriger et/ou de contrôler le débit d'huile en fonction de la température d'un élément représentatif de la charge thermique du moteur.
Lorsque la charge thermique augmente, le débit d'huile est corrélativement augmenté. Un seuil de température, mémorisé dans l'unité 7, détermine le moment où le débit doit être modifié.
Ainsi la présente invention permet une meilleure gestion du débit d'huile, c'est-à-dire finalement une réduction de la consommation.
Par ailleurs la mise en œuvre de la présente invention étant directement liée à la température du moteur, une défaillance du système de refroidissement est ainsi immédiatement prise en compte et remédiée. En effet dès que la température du moteur augmente, le débit d'huile est lui aussi augmenté, ce qui peut éviter la casse du moteur.
Des témoins ou autres moyens peuvent d'ailleurs être prévus afin d'alerter le conducteur dès l'origine du problème. La figure 2 permet de mieux appréhender le problème à l'origine de l'invention.
Cette figure montre un ensemble de courbes (A, B, C) du couple C en fonction de la température T d'un élément caractéristique de la température du moteur, ici la température du joint de bougie, pour différents rapports massiques essence/huile de lubrification.
Ces courbes font notamment apparaître une chute brutale du couple à partir d'une certaine température du moteur, température caractéristique du serrage du moteur.
La lubrification d'un moteur est donc directement liée aux problèmes de serrage qui apparaissent dans le moteur dès que la lubrification est insuffisante et qu'il se produit une rupture du film d'huile. Les problèmes de serrage sont aussi liés au niveau de charge thermique du moteur et principalement à la température du piston. Ainsi plus le moteur est chaud et plus les risques de serrage (donc de détérioration du moteur) sont importants. Parallèlement plus la quantité de lubrifiant introduit est faible (rapport essence/lubrifiant élevé), plus le serrage apparaît à basse température.
Le serrage est caractérisé par la chute brutale du couple entraînant l'arrêt complet du moteur et la détérioration du piston et du cylindre.
Comme on peut le voir sur la figure 2, le serrage apparaît vers 200°C pour un rapport essence/huile de 400:1 (courbe A) alors qu'il apparaît à 260°C si le rapport essence/huile diminue à 100 : 1 (courbe C).
Le serrage apparaît vers 225°C lorsque le rapport essence/huile est de 200 : 1 (courbe B). On voit ainsi l'intérêt de l'invention qui, en augmentant le débit d'huile lorsque la charge thermique augmente, assure une lubrification optimale quelles que soient les conditions de fonctionnement du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Procédé de contrôle du débit d'huile de lubrification d'un moteur (1 ) à combustion interne à deux temps comportant un circuit (2-5) d'injection d'huile de lubrification, consistant à agir sur le débit d'huile de lubrification en fonction d'une température représentative de la charge thermique dudit moteur, caractérisé en ce que la température représentative de la charge thermique est la température d'un élément constituant ledit moteur (1).
2) Procédé selon la revendication 1 , le moteur comportant un élément d'allumage muni d'un joint (12), caractérisé en ce que la température représentative de la charge thermique du moteur (1 ) est la température dudit joint (12).
3) Procédé selon la revendication 1 , le moteur comportant un élément d'allumage caractérisé en ce que la température représentative de la charge thermique du moteur (1) est la température de l'élément d'allumage.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le débit d'huile de lubrification est augmenté quand la température représentative de la charge thermique du moteur dépasse une valeur de seuil prédéterminée.
5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit (2-5) d'injection d'huile de lubrification comporte un circuit de fuite, l'action sur le débit d'huile de lubrification est obtenue en contrôlant la fermeture dudit circuit de fuite.
6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à agir sur le débit d'huile en fonction de la charge mécanique et/ou du régime du moteur. 7) Moteur à combustion interne à deux temps comprenant un circuit d'injection d'un débit d'huile de lubrification caractérisé en ce qu'il comprend :
- un capteur (8) de mesure d'une température représentative de la charge thermique dudit moteur (1) qui délivre sur une sortie un signal représentatif de ladite température,
- un module (7) de traitement dudit signal, muni d'une entrée raccordée à la sortie du capteur de mesure de ladite température et d'une sortie qui délivre un signal de commande,
- des moyens (3) de réglage du débit d'huile de lubrification, munis d'une entrée raccordée à la sortie du module de traitement,
lesdits moyens (3) de réglage réagissant au signal de commande élaboré par le module (7) de traitement de manière à ce que le débit d'huile de lubrification soit modifié en fonction d'une température représentative de la charge thermique du moteur mesurée par ledit capteur (8) disposé sur un élément constitutif dudit moteur.
8) Moteur selon la revendication 7, refroidi par air et comprenant un élément d'allumage muni d'un joint (12), caractérisé en ce que le capteur de mesure de la température représentative de la charge thermique du moteur est disposé sur ledit joint (12).
9) Moteur selon la revendication 7 comprenant un élément d'allumage, caractérisé en ce que le capteur de mesure de la température est disposé sur l'élément d'allumage.
10) Moteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de mesure de la charge et/ou un capteur de mesure du régime dudit moteur, la sortie de chacun d'eux étant raccordée à une entrée dudit module (7) de traitement de manière à ce que le débit d'huile de lubrification soit en outre modifié en fonction de la charge et/ou du régime du moteur (1).
EP98955711A 1997-11-21 1998-11-20 Procede de controle du debit d'huile dans un moteur deux temps a graissage separe et un moteur associe Expired - Lifetime EP0958448B1 (fr)

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