EP2503117A1 - Système d'alimentation en huile d'un moteur à combustion interne - Google Patents

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EP2503117A1
EP2503117A1 EP12305260A EP12305260A EP2503117A1 EP 2503117 A1 EP2503117 A1 EP 2503117A1 EP 12305260 A EP12305260 A EP 12305260A EP 12305260 A EP12305260 A EP 12305260A EP 2503117 A1 EP2503117 A1 EP 2503117A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
pump
pistons
pressure level
engine
Prior art date
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EP12305260A
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German (de)
English (en)
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EP2503117B1 (fr
Inventor
Jean-Pierre Millon
Antoine Chevrier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
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Publication of EP2503117B1 publication Critical patent/EP2503117B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/08—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant jetting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/16—Controlling lubricant pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons

Definitions

  • the present invention relates to an oil supply system for lubricating an internal combustion engine and cooling the pistons of said engine.
  • Such a system has the function of ensuring the lubrication of the engine and the cooling of the pistons to limit the thermal level by creating an oil jet directed towards the bottom of the piston.
  • This jet of oil must have a sufficient flow to ensure the cooling of the pistons.
  • To do this we use jets oriented towards the arch of the pistons.
  • Each nozzle is integrated in the engine oil pressure system.
  • Each nozzle is equipped with one or more tubes whose function is to eject the pressurized oil in the form of a jet directed towards the part of the piston to be cooled.
  • the nozzles are located on the main ramp of the lubrication circuit which supplies the bearings of the crankshaft, the bearings of the big end and the rise towards the cylinder head.
  • a specific ramp dedicated to the nozzles is used. This ramp can receive a passive valve by nozzle or a flow control solenoid valve placed upstream of the nozzles.
  • the oil supply is controlled by the pressure (which controls the opening of the valves) or the motor control (in the case of a solenoid valve). Consequently, the oil supply is effective above a certain rotation speed of the engine.
  • This scheme shall, in all eligible operating conditions, be less than the beginning of the zone of cooling needs.
  • the flow rate necessary for cooling the piston is necessarily dimensioned for the maximum power curve of the engine. Therefore for powers (or loads) below the maximum power, the nozzle flow is higher than the requirements, which leads to increased fuel consumption to drive the oil pump.
  • the purpose of the present invention is to propose a feed system making it possible to limit the flow of oil to the just necessary to ensure the cooling of the pistons so as not to penalize the consumption of the engine by the increase in the requested torque. at the oil pump.
  • the system thus makes it possible to obtain a flow rate on the first nozzles by using the engine oil lubrication circuit and a possibly higher oil flow rate thanks to the second ramp and the piloted valve.
  • the means are simple to implement and easy to control.
  • the pump of the supply system is a pump with at least two pressure regulation levels making it possible to establish at least two oil pressure levels, namely a first level and a second level higher than the first one.
  • the first pressure level defining a first oil supply variation range of the nozzles
  • the second pressure level defining a second oil supply variation range of the nozzles.
  • the piloted valve is provided with control means for controlling its opening or closing in said second range of supply variation.
  • the opening or closing of the pilot valve thus makes it possible to obtain two levels of oil flow under the highest pressure of the pump corresponding to the high cooling requirements of the engine.
  • the pilot valve is provided with control means for controlling its opening or closing in said first feed zone.
  • the opening or closing of the pilot valve thus makes it possible to obtain two levels of oil flow under the lowest pressure of the pump corresponding to moderate cooling requirements of the engine.
  • the pump is provided with control means making it possible to establish at least the first and second pressure levels according to the cooling needs of the engine. This feature makes it easy to adapt the cooling rate to the motor's need.
  • control means control the opening or closing of the pilot valve according to the cooling needs of the engine. This feature makes it easy to adapt the cooling rate to the motor's need.
  • each first nozzle is connected to the first ramp by a passive valve, each passive valve being calibrated so as to be closed at said first pressure level and open at said second pressure level.
  • the process makes it easy to obtain two different oil flow levels for engine cooling.
  • the passive valves are calibrated so as to be closed (zero flow) or slightly leaking (low flow but not zero) at said first pressure level and open at said second pressure level.
  • the pressure level of the pump and the open or closed position of the pilot valve are chosen so as to obtain an oil flow rate on the pistons corresponding to the engine cooling requirements defined on the basis of parameters. engine operation. This characteristic makes it possible to control the cooling and lubrication needs of the engine in the most accurate way.
  • the invention is described in connection with a multi-piston engine, the characteristics of the invention are applicable to a single piston engine. Similarly, the number of nozzles will depend on the engine specific power: the higher it will be, the more the number of nozzles per piston can be high.
  • the figure 1 schematically represents the oil supply system according to the invention.
  • This system is intended to lubricate an internal combustion engine 7 and to cool the pistons of said engine.
  • the figure illustrates a four-cylinder engine 1,2,3,4.
  • the system has a pump P supplied with oil by a reservoir R.
  • the pump P feeds an oil circuit of the engine.
  • This circuit includes an oil cooling exchanger (not shown).
  • the pump feeds a line 5 which divides into two ramps, namely a first ramp R1 and a second ramp R2.
  • the first ramp is the main engine lubrication ramp which supplies (in 101, 102, 103, 104) the crankshaft bearings and the big-end bearings as well as (in 105) the rise towards the cylinder head.
  • the first ramp R1 feeds a first nozzle 11,12,13,14 for each piston through a passive valve C1, C2, C3, C4.
  • the passive valve is a valve controlled by the oil pressure that opens when the pressure exceeds a certain threshold.
  • the valves C1, C2, C3, C4 are closed when the pressure supplied by the pump P is lower than said threshold and open when the pressure is greater than this threshold.
  • the second ramp R2 is a specific ramp dedicated to the cooling of the pistons. This second ramp directly feeds a second nozzle 21,22,23,24 for each piston.
  • the nozzles are arranged to eject the pressurized oil in the form of a jet directed towards the arch of the piston and / or towards a gallery of the piston.
  • a nozzle is used per piston on each of the ramps, but the number of nozzles may be increased according to the specific needs of engine cooling.
  • a pilot valve 6 of the open / closed type is disposed on the second ramp R2 upstream of the second nozzles 21,22,23,24. It is a solenoid valve operating in all or nothing whose control allows to perform or interrupt the connection between the pump P and the second ramp R2 and therefore supply or not the second nozzle oil.
  • the system thus constituted allows several possibilities of cooling flow of the pistons by the first and second nozzles by controlling the pressure level provided by the pump P and the opening / closing of the pilot valve 6.
  • the multiplication of the control possibilities makes it possible to obtain multiple levels of flow with the nozzles 11,12,13,14,21,22,23,24 and thus to adapt easily to the needs in lubrication and cooling of the engine 7.
  • This makes it possible to limit the flow rate of the pump P to just what is necessary in all circumstances and consequently to reduce the consumption of the motor.
  • the first pressure level of the pump P is controlled and a first range of supply variation of the nozzles is thus defined.
  • This first pressure level is below the opening pressure threshold of the passive valves C1, C2, C3, C4 so that the first valves 11,12,13,14 are closed or slightly leaking. In this state, it controls the closing of the controlled valve 6. This gives a first flow rate on the nozzles that is zero or very low. If the need for cooling increases, but remains moderate, it is sufficient to control the opening of the controlled valve 6 and a second oil flow is obtained at the second nozzles 21, 22, 23, 24, the first nozzles 11, 12,13,14 remaining closed or slightly fleeing.
  • the second pressure level of the pump P is controlled and a second range of supply variation of the set of nozzles is thus defined.
  • This pressure level is greater than the opening threshold of the passive valves C1, C2, C3, C4 and they open therefore.
  • pilot the closing of the pilot valve 6 and thus obtain a third oil flow to the first nozzles that can be greater than the second flow.
  • the oil pressure delivered by the pump being higher, the permeability of the nozzles determines a higher flow rate or not at the second flow rate according to the characteristics of the first and second nozzles. If the need for cooling further increases and becomes very strong, pilot the opening of the pilot valve 6 and we obtain a fourth oil flow to the nozzles which is greater than the first, second and third flow.
  • the control of the system makes it easy to obtain four different oil flow rates.
  • the flow rate can be canceled by choosing an opening threshold of the valves C1, C2, C3, C4 located between the first and second oil pressure level of the pump P.
  • the This system makes it possible to get as close as possible to the cooling needs of the pistons.
  • the system makes it possible to provide a very low oil flow for low engine loads and a very high oil flow for high engine loads while ensuring adequate intermediate flow rates.
  • the second pressure level of the pump P be at least twice the first level.
  • a self-regulating flow pump can be used.
  • the system is controlled by a control unit 8.
  • This unit 8 receives different information 100 from the engine 7 which represents the need for lubrication and cooling of the pistons.
  • the information 100 taken into account in the control unit 8 is the engine speed, the oil temperature, the water temperature, the engine load, the detection of knocking, etc.
  • the control unit 8 determines the level of oil flow required to ensure the lubrication and cooling of the pistons and accordingly controls the level of pressure delivered by the pump P and the opening / closing of the pilot valve 6. It It should be noted that this configuration allows the system to operate in an open loop, that is to say that the control signals (control of the pump pressure level and open or closed control of the valve) are sent to the components to be controlled without need feedback regulation.
  • the system dispenses with control information, such as the status of a flow control valve or a control pump. This simplifies the implementation and to obtain a very reliable system.
  • the system is, moreover, very responsive because the commands are executed almost instantaneously, thereby obtaining the target speeds very quickly.
  • the system makes it possible to optimize the temperature of the piston and consequently that of the exhaust gases, thus favoring a quicker activation of the catalytic exhaust pipe.

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Abstract

L'invention concerne un système d'alimentation en huile destiné lubrifier un moteur (7) à combustion interne et à refroidir les pistons du moteur présentant une pompe (P) à huile et un circuit d'huile comprenant: - un premier gicleur (11,12,13,14) pour chaque piston relié à une première rampe (R1) appartenant au circuit de lubrification du moteur, - un deuxième gicleur (21,22,23,24) pour chaque piston relié à une deuxième rampe (R2) dédiée au refroidissement des pistons, - une vanne pilotée (6) du type ouvert/fermée disposée sur la deuxième rampe (R2) en amont des dits seconds gicleurs (21,22,23,24). La pompe à huile (P) alimente en permanence la première rampe (R1) et alimente la seconde rampe (R2) uniquement lorsque la vanne pilotée (6) est ouverte. L'invention concerne également un procédé de commande du système d'alimentation en huile.

Description

  • La présente invention concerne un système d'alimentation en huile destiné à lubrifier un moteur à combustion interne et à refroidir les pistons dudit moteur.
  • Un tel système a pour fonction d'assurer la lubrification du moteur et le refroidissement des pistons afin d'en limiter le niveau thermique en créant un jet d'huile orienté vers le fond du piston. Ce jet d'huile doit avoir un débit suffisant pour assurer le refroidissement des pistons. Pour ce faire on utilise des gicleurs orientés en direction de la voûte des pistons. Chaque gicleur est intégré dans le circuit d'huile sous pression du moteur. Chaque gicleur est équipé d'un ou plusieurs tubes ayant pour fonction d'éjecter l'huile sous pression sous la forme d'un jet orienté vers la partie du piston à refroidir.
    • Différents systèmes sont connus.
  • Par exemple, les gicleurs sont implantés sur la rampe principale du circuit de lubrification qui alimente les paliers du vilebrequin, les paliers de tête de bielles et la montée vers la culasse.
  • Dans un autre exemple on utilise une rampe spécifique dédiée aux gicleurs. Cette rampe peut recevoir un clapet passif par gicleur ou bien une électrovanne de régulation de débit placée en amont des gicleurs.
  • Dans toutes les solutions connues, l'alimentation en huile est commandée par la pression (qui commande l'ouverture des clapets) ou le contrôle moteur (dans le cas d'une électrovanne). Par conséquent l'alimentation en huile est effective au-dessus d'un certain régime de rotation du moteur. Ce régime devra, dans toutes les conditions de fonctionnement admissibles, être inférieur au début de la zone de besoins en refroidissement. De plus pour chaque régime, le débit nécessaire au refroidissement du piston est nécessairement dimensionné pour la courbe de puissance maximale du moteur. Par conséquent pour des puissances (ou charges) inférieures à la puissance maximale, le débit des gicleurs est supérieur aux besoins, ce qui engendre une consommation de carburant accrue afin d'entraîner la pompe à huile.
  • Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un système d'alimentation permettant de limiter le débit d'huile au juste nécessaire pour assurer le refroidissement des pistons afin de ne pas pénaliser la consommation du moteur par l'augmentation du couple demandé à la pompe à huile.
  • Selon l'invention, le système d'alimentation en huile destiné à refroidir les pistons d'un moteur à combustion interne présente une pompe à huile et un circuit d'huile comprenant:
    • un premier gicleur pour chaque piston relié à une première rampe appartenant au circuit de lubrification du moteur,
    • un deuxième gicleur pour chaque piston relié à une deuxième rampe dédiée au refroidissement des pistons,
    • une vanne pilotée du type ouvert/fermée disposée sur la deuxième rampe en amont des dits seconds gicleurs,
    ladite pompe à huile alimentant en permanence la première rampe et alimentant la seconde rampe uniquement lorsque la vanne pilotée est ouverte.
  • Le système permet ainsi d'obtenir un débit sur les premiers gicleurs en utilisant le circuit de lubrification d'huile du moteur et un débit d'huile éventuellement supérieur grâce à la deuxième rampe et à la vanne pilotée. Les moyens sont simples à mettre en oeuvre et aisé à piloter.
  • Selon une caractéristique particulière, la pompe du système d'alimentation est une pompe à au moins deux niveaux de régulation de pression permettant d'établir au moins deux niveaux de pression d'huile, à savoir un premier niveau et un deuxième niveau supérieur au premier, le premier niveau de pression définissant une première plage de variation d'alimentation en huile des gicleurs et le deuxième niveau de pression définissant une deuxième plage de variation d'alimentation en huile des gicleurs. Cette caractéristique permet de disposer pour chacune des rampes de deux niveaux de débit. Il est ainsi possible de porter à quatre le nombre de débits différents disponibles pour refroidir les pistons.
  • Selon une caractéristique spécifique, la vanne pilotée est dotée de moyens de pilotage permettant de commander son ouverture ou sa fermeture dans ladite deuxième plage de variation d'alimentation. L'ouverture ou la fermeture de la vanne pilotée permet ainsi d'obtenir deux niveaux de débit d'huile sous la pression la plus élevée de la pompe correspondant à des besoins de refroidissement important du moteur.
  • Selon une autre caractéristique spécifique, la vanne pilotée est dotée de moyens de pilotage permettant de commander son ouverture ou sa fermeture dans ladite première zone d'alimentation. L'ouverture ou la fermeture de la vanne pilotée permet ainsi d'obtenir deux niveaux de débit d'huile sous la pression la plus faible de la pompe correspondant à des besoins de refroidissement modérés du moteur.
  • Selon une caractéristique complémentaire, la pompe est dotée de moyens de commande permettant d'établir au moins le premier et le second niveau de pression en fonction des besoins en refroidissement du moteur. Cette caractéristique permet d'adapter aisément le débit de refroidissement au besoin du moteur.
  • Selon une autre caractéristique complémentaire, les moyens de pilotage commandent l'ouverture ou la fermeture de la vanne pilotée en fonction des besoins en refroidissement du moteur. Cette caractéristique permet d'adapter aisément le débit de refroidissement au besoin du moteur.
  • Selon une caractéristique particulière, chaque premier gicleur est relié à la première rampe par un clapet passif, chaque clapet passif étant taré de sorte à être fermé au dit premier niveau de pression et ouvert au dit deuxième niveau de pression. Grâce à cette caractéristique il est possible d'annuler le débit d'huile afin de s'adapter à une situation dans laquelle la charge du moteur est si faible que le débit d'huile n'est pas requis. Ceci permet de diminuer encore la consommation en carburant du moteur.
  • L'invention vise également un procédé de commande d'un système d'alimentation comprenant les étapes suivantes
    • on commande un premier niveau de pression de la pompe et on ferme la vanne pilotée de sorte à obtenir un premier débit d'huile sur les pistons,
    • on maintient le premier niveau de pression de la pompe et on ouvre la vanne pilotée de sorte à obtenir un
    second débit d'huile sur les pistons supérieur au premier débit,
  • Le procédé permet d'obtenir aisément deux niveaux de débit d'huile différents pour le refroidissement du moteur.
  • Selon une caractéristique supplémentaire du procédé,
    • on commande un second niveau de pression de la pompe et on ferme la vanne pilotée de sorte à obtenir un troisième débit d'huile sur les pistons éventuellement supérieur au second débit.
    • on maintient le second niveau de pression de la pompe et on ouvre la vanne pilotée de sorte à obtenir un quatrième débit d'huile sur les pistons supérieur au premier, deuxième et troisième débit.
  • Selon une caractéristique particulière du procédé les clapets passifs sont tarés de sorte à être fermés (débit nul) ou légèrement fuyards (débit faible mais non nul) au dit premier niveau de pression et ouverts au dit deuxième niveau de pression. Ainsi, il est possible d'annuler le débit d'huile ou de le réduire de façon significative dans le cas où la charge du moteur est telle que le débit d'huile n'est pas ou faiblement requis.
  • Selon une autre caractéristique du procédé, on choisit le niveau de pression de la pompe et la position ouverte ou fermée de la vanne pilotée de sorte à obtenir un débit d'huile sur les pistons correspondant aux besoins en refroidissement du moteur définis à partir de paramètres de fonctionnement du moteur. Cette caractéristique permet de contrôler les besoins en refroidissement et en lubrification du moteur au plus juste.
  • Bien que l'invention soit décrite en relation avec un moteur à plusieurs pistons, les caractéristiques de l'invention sont applicables à un moteur à un seul piston. De même, le nombre de gicleurs dépendra de la puissance spécifique du moteur: plus celle-ci sera élevée, plus le nombre de gicleurs par piston pourra être élevé.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente un système d'alimentation en huile selon l'invention.
  • La figure 1 représente schématiquement le système d'alimentation en huile le selon l'invention. Ce système est destiné à lubrifier un moteur 7 à combustion interne et à refroidir les pistons dudit moteur. Bien que l'invention s'applique quel que soit le nombre de cylindres du moteur, la figure illustre un moteur à quatre cylindres 1,2,3,4. Le système présente une pompe P alimentée en huile par un réservoir R. La pompe P alimente un circuit d'huile du moteur. Ce circuit inclut un échangeur de refroidissement de l'huile (non représenté). La pompe alimente une conduite 5 qui se divise en deux rampes, à savoir une première rampe R1 et une deuxième rampe R2.
  • La première rampe est la rampe principale de lubrification du moteur qui alimente (en 101,102,103, 104) les paliers de vilebrequin et les paliers de tête de bielle ainsi que (en 105) la montée vers la culasse. La première rampe R1 alimente un premier gicleur 11,12,13,14 pour chaque piston au travers d'un clapet passif C1,C2,C3,C4. Le clapet passif est un clapet commandé par la pression d'huile qui s'ouvre lorsque la pression dépasse un certain seuil. Ainsi les clapets C1,C2,C3,C4 sont fermés lorsque la pression fournie par la pompe P est inférieure au dit seuil et ouverts lorsque la pression est supérieure à ce seuil.
  • La deuxième rampe R2 est une rampe spécifique dédiée au refroidissement des pistons. Cette deuxième rampe alimente directement un deuxième gicleur 21,22,23,24 pour chaque piston.
  • Les gicleurs sont agencés de sorte à éjecter l'huile sous pression sous forme d'un jet orienté vers la voûte du piston et/ou vers une galerie du piston. Dans l'exemple représenté, on utilise un gicleur par piston sur chacune des rampes, mais le nombre de gicleurs pourra être augmenté en fonction des besoins spécifiques de refroidissement du moteur.
  • Une vanne pilotée 6 du type ouverte/fermée est disposée sur la seconde rampe R2 en amont des deuxièmes gicleurs 21,22,23,24. Il s'agit d'une électrovanne fonctionnant en tout ou rien dont le pilotage permet de réaliser ou d'interrompre la liaison entre la pompe P et la deuxième rampe R2 et par conséquent d'alimenter on non les deuxièmes gicleurs en huile.
  • Le système ainsi constitué permet plusieurs possibilités de débit de refroidissement des pistons par les premier et deuxième gicleurs en contrôlant le niveau de pression fourni par la pompe P et l'ouverture/fermeture de la vanne pilotée 6. Comme il sera explicité plus précisément ci-après, la multiplication des possibilités de pilotage permet d'obtenir de multiples niveaux de débit aux gicleurs 11,12,13,14,21,22,23,24 et ainsi de s'adapter aisément aux besoins en lubrification et en refroidissement du moteur 7. Ceci permet de limiter le débit de la pompe P au juste nécessaire en toute circonstance et par conséquent de réduire la consommation du moteur.
  • Afin d'obtenir différents niveaux de débit aux gicleurs, on pilote le système de la façon suivante.
  • Pour de faibles besoins en refroidissement du moteur 7 on commande le premier niveau de pression de la pompe P et on définit ainsi une première plage de variation d'alimentation des gicleurs. Ce premier niveau de pression est inférieur au seuil de pression d'ouverture des clapets passifs C1,C2,C3,C4 de sorte que les premiers clapets 11,12,13,14 sont fermés ou légèrement fuyards. Dans cet état on pilote la fermeture de la vanne pilotée 6. On obtient alors un premier débit sur les gicleurs qui est nul ou très faible. Si le besoin en refroidissement augmente, mais reste modéré, il suffit de piloter l'ouverture de la vanne pilotée 6 et l'on obtient un deuxième débit d'huile aux deuxièmes gicleurs 21,22,23,24, les premiers gicleurs 11,12,13,14 restant fermés ou légèrement fuyards.
  • Pour de plus fort besoins de refroidissement du moteur 7, on commande le second niveau de pression de la pompe P et on définit ainsi une deuxième plage de variation d'alimentation de l'ensemble des gicleurs. Ce niveau de pression est supérieur au seuil d'ouverture des clapets passifs C1,C2,C3,C4 et ceux-ci s'ouvrent donc. Dans cet état on pilote la fermeture de la vanne pilotée 6 et on obtient ainsi un troisième débit d'huile aux premiers gicleurs qui peut être supérieur au deuxième débit. En effet la pression d'huile délivrée par la pompe étant plus élevée, la perméabilité des gicleurs détermine un débit supérieur ou non au deuxième débit selon les caractéristiques des premier et deuxième gicleurs. Si le besoin en refroidissement augmente encore et devient très fort, on pilote l'ouverture de la vanne pilotée 6 et l'on obtient un quatrième débit d'huile aux gicleurs qui est supérieur au premier, deuxième et troisième débit. En effet on additionne dans ce cas l'ensemble des débits de tous les gicleurs sous la pression la plus élevée de la pompe P. Le pilotage du système permet ainsi de façon très simple d'obtenir quatre débits d'huile différents. Avantageusement, pour les faibles charges du moteur 7, le débit pourra être annulé en choisissant un seuil d'ouverture des clapets C1,C2,C3,C4 situé entre le premier et le deuxième niveau de pression d'huile de la pompe P. Le système permet ainsi d'approcher au plus près des besoins de refroidissement des pistons. Le système permet tout particulièrement de fournir un très faible débit d'huile pour de faibles charges du moteur et un très fort débit d'huile pour de fortes charges du moteur tout en assurant des débits intermédiaires adaptés. Afin d'obtenir une bonne répartition des débits, il est conseillé que le deuxième niveau de pression de la pompe P soit au moins le double du premier niveau.
  • Un exemple pratique de réalisation va être décrit ci-après. Pour simplifier, dans cet exemple, tous les gicleurs seront identiques, c'est à dire qu'ils ont une même section de passage. Chaque gicleur a un débit sous 2 bars de Q m3/s. Pour chaque piston on utilise un seul premier gicleur et un seul deuxième gicleur. Les premiers gicleurs sont tarés à 2,2 bar, c'est-à-dire que leurs clapets C1,C2,C3,C4 sont fermés si la pression est inférieure à 2,2 bar et ouverts au-dessus de cette pression. On utilise une pompe P à deux niveaux de régulation de pression, à savoir un premier niveau à 2 bars et un deuxième niveau à 4 bars. En appliquant les configurations décrites ci-dessus, on obtient les quatre valeurs de débits suivantes pour chaque piston:
    • premier niveau de pression à la pompe établi à 2 bar et vanne pilotée 6 fermé les premier et deuxième gicleurs ne sont pas alimentés; débit = 0 m3/s
    • premier niveau de pression à la pompe établi à 2 bar, vanne pilotée 6 ouverte, les premiers gicleurs ne sont pas alimentés et les deuxième gicleurs sont alimentés ; débit = Q m3/s,
    • deuxième niveau de pression à la pompe établi à 4 bar et vanne pilotée 6 fermée : les premiers gicleurs sont alimentés et les deuxième ne sont pas alimentés ; débit = k.Q m3/s (avec k>1),
    • deuxième niveau de pression à la pompe établi à 4 bar et vanne piloté 6 ouverte : tous les gicleurs sont alimentés ; débit = A.k.Q m3/s (avec k>1 & A>1).
  • On observera que les niveaux de débits sont croissants: 0 ⁢ m 3 / s < Q m 3 / s < k . Q m 3 / s < 2. ⁢ A . k . Q m 3 / s
    Figure imgb0001
  • On comprendra que pour obtenir plus de quatre niveaux de débit d'huile différents, il suffit d'utiliser une pompe P ayant plus de deux niveaux de régulation de pression. Ainsi en utilisant dans le système décrit précédemment une pompe P à trois niveaux de régulation de pression on obtient deux niveaux de débit d'huile supplémentaires, soit au total six niveaux de débits d'huile différents. En effet le niveau de pression ajouté permet de créer un cinquième débit d'huile avec seuls les clapets passifs ouverts (sous le troisième niveau de pression) et un sixième débit avec les clapets passifs et la vanne pilotée 6 ouverts.
  • Afin d'optimiser encore davantage les débits de l'huile, on pourra utiliser une pompe à autorégulation de débit.
  • Le système est piloté par une unité de commande 8. Cette unité 8 reçoit différentes informations 100 du moteur 7 qui représentent le besoin en lubrification et en refroidissement des pistons. Les informations 100 prises en compte dans l'unité de commande 8 sont le régime moteur, la température d'huile, la température d'eau, la charge du moteur, la détection de cliquetis etc ... En fonction de ces informations 100, l'unité de commande 8 détermine le niveau de débit d'huile requis pour assurer la lubrification et le refroidissement des pistons et pilote en conséquence le niveau de pression délivrée par la pompe P et l'ouverture/fermeture de la vanne pilotée 6. Il est à noter que cette configuration permet au système de fonctionner en boucle ouverte, c'est à dire que les signaux de commandes (commande du niveau de pression de la pompe et pilotage ouvert ou fermé de la vanne) sont envoyées aux organes à commander sans besoin d'un retour d'information de régulation. Par conséquent, le système se passe d'information de régulation, tel que l'état d'une vanne de régulation de débit ou d'une pompe de régulation. Ceci permet de simplifier la mise en oeuvre et d'obtenir un système très fiable. Le système est, de plus, très réactif car les commandes s'exécutent quasi instantanément, permettant ainsi d'obtenir les débits visés très rapidement. En outre le système permet d'optimiser la température du piston et par conséquent celle des gaz d'échappement favorisant ainsi une mise en action plus rapide du pot d'échappement catalytique.

Claims (11)

  1. Système d'alimentation en huile destiné à lubrifier un moteur (7) à combustion interne et à refroidir les pistons dudit moteur (7) présentant une pompe (P) à huile et un circuit d'huile comprenant :
    - un premier gicleur (11,12,13,14) pour chaque piston relié à une première rampe (R1) appartenant au circuit de lubrification du moteur,
    - un deuxième gicleur (21,22,23,24) pour chaque piston relié à une deuxième rampe (R2) dédiée au refroidissement des pistons,
    - une vanne pilotée (6) du type ouvert/fermée disposée sur la deuxième rampe (R2) en amont des dits seconds gicleurs (21,22,23,24),
    ladite pompe à huile (P) alimentant en permanence la première rampe (R1) et alimentant la seconde rampe (R2) uniquement lorsque la vanne pilotée (6) est ouverte.
  2. Système d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe (P) est une pompe à au moins deux niveaux de régulation de pression permettant d'établir au moins deux niveaux de pression d'huile, à savoir un premier niveau et un deuxième niveau supérieur au premier, le premier niveau de pression définissant une première plage de variation de débit d'alimentation en huile des gicleurs et le deuxième niveau de pression définissant une deuxième plage de variation d'alimentation en huile des gicleurs.
  3. Système d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne pilotée (6) est dotée de moyens de pilotage permettant de commander son ouverture ou sa fermeture dans ladite deuxième plage de variation d'alimentation.
  4. Système d'alimentation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la vanne pilotée (6) est dotée de moyens de pilotage permettant de commander son ouverture ou sa fermeture dans ladite première plage de variation d'alimentation.
  5. Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la pompe (P) est dotée de moyens de commande permettant d'établir au moins le premier et le second niveau de pression en fonction des besoins en refroidissement et en lubrification du moteur (7).
  6. Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de pilotage commandent l'ouverture ou la fermeture de la vanne pilotée (6) en fonction des besoins en refroidissement du moteur.
  7. Système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chaque premier gicleur (11,12,13,14) est relié à la première rampe (R1) par un clapet passif (C1,C2,C3,C4), chaque clapet passif étant taré de sorte à être fermé au dit premier niveau de pression et ouvert au dit deuxième niveau de pression.
  8. Procédé de commande du système d'alimentation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que:
    - on commande le premier niveau de pression de la pompe (P) et on ferme la vanne pilotée (6) de sorte à obtenir un premier débit d'huile sur les pistons,
    - on maintient le premier niveau de pression de la pompe (P) et on ouvre la vanne pilotée (6) de sorte à obtenir un second débit d'huile sur les pistons supérieur au premier débit,
  9. Procédé de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que:
    - on commande le second niveau de pression de la pompe (P) et on ferme la vanne pilotée (6) de sorte à obtenir un troisième débit d'huile sur les pistons.
    - on maintient le second niveau de pression de la pompe (P) et on ouvre la vanne pilotée (6) de sorte à obtenir un quatrième débit d'huile sur les pistons supérieur au premier, deuxième et troisième débit.
  10. Procédé de commande selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits clapets passifs (C1,C2,C3,C4) sont tarés de sorte à être fermés au dit premier niveau de pression et ouverts au dit deuxième niveau de pression.
  11. Procédé de commande selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'on choisit le niveau de pression de la pompe (P) et la position ouverte ou fermée de la vanne pilotée (6) de sorte à obtenir un débit d'huile sur les pistons correspondant aux besoins en refroidissement du moteur (7) définis à partir de paramètres de fonctionnement du moteur.
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