EP3504403A1 - Système de motorisation et procédé de lubrification et de refroidissement associé - Google Patents

Système de motorisation et procédé de lubrification et de refroidissement associé

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Publication number
EP3504403A1
EP3504403A1 EP17764771.6A EP17764771A EP3504403A1 EP 3504403 A1 EP3504403 A1 EP 3504403A1 EP 17764771 A EP17764771 A EP 17764771A EP 3504403 A1 EP3504403 A1 EP 3504403A1
Authority
EP
European Patent Office
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engine
branch
lubrication
cooling
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17764771.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Anthony PELLETIER
Ralf Meisenberg
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.)
TotalEnergies Marketing Services SA
Original Assignee
Total Marketing Services SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3504403A1 publication Critical patent/EP3504403A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01M9/10—Lubrication of valve gear or auxiliaries
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
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    • 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
    • F01P3/02—Arrangements for cooling cylinders or cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
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    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/002—Cooling
    • F01M2005/004—Oil-cooled engines
    • 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
    • F01P2003/006—Liquid cooling the liquid being oil

Definitions

  • the present invention relates to a motorization system for a motor vehicle, and a method of lubricating and cooling such a motorization system.
  • a motorization system including a two-part internal combustion engine, namely a so-called “low-motor” part, comprising an “engine block” which defines cylinders, a housing, which contains the engine lubricant, as well as a movable hitch, which includes connecting rods, pistons and a crankshaft, and a so-called “high-engine” part, comprising one or more yokes, which are assembled on the lower engine.
  • the cylinder head is the seat of the distribution of the intake gases in combustion chambers, via an intake duct and intake valves, and the discharge of the combustion gases, through 'an exhaust duct and exhaust valves.
  • Each combustion chamber, seat of the combustion of an air-fuel mixture is the volume between the top of the piston when it is in the high position, named "top dead center” and the cylinder head.
  • FR-A-2 605 677 discloses a lubrication system for an internal combustion engine which comprises a main lubrication circuit of the lower engine, incorporating an oil pump mounted at the end of the crankshaft, and a secondary lubrication circuit for the built-in motor which is independent of the main circuit and incorporates itself a pump mounted at the end of the camshaft of the engine.
  • the lubrication system is thus separated into two separate circuits, so that the oil to lubricate the high-engine is not polluted by the oil used to lubricate the lower-engine, which improves the life of the engine .
  • this system is relatively complex and requires the implementation of a large number of separate circuits, thus increasing the cost of the engine.
  • the invention aims to respond to these problems by proposing a new motorization system at a reasonable cost price, with consumption of Particularly low fuel, long life and particularly simple design.
  • the invention relates to an engine system for a motor vehicle, the system comprising an internal combustion engine, which comprises a built-in engine and a low-engine coupled, and a low-engine lubrication circuit.
  • the drive system further comprises a mixed cooling and lubricating circuit, which is fluidly separated from the low-engine lubrication circuit and which includes a high-engine lubrication branch and a high-engine cooling branch, which is in bypass with the lubrication branch of the built-in motor.
  • the mixed circuit also comprises a cooling branch of the lower motor.
  • the lubrication and the cooling of the high engine are pooled to perform these two functions using the same mixed circuit, so that the number of separate circuits in the motorization system is reduced to simplify the design, while a separate lubrication of the built-in motor and the low-motor is nevertheless ensured.
  • This separate lubrication improves the service life of the engine.
  • the efficiency of cooling combined with the separation of the lubrication between the low-engine and the high-engine makes it possible to ensure that the fuel consumption of the engine system is particularly low.
  • the motorization system has fewer separate circuits, it is simplified and its cost price is lowered accordingly.
  • the high-engine lubrication branch comprises an internal lubrication network, which extends into the high-engine, so as to lubricate mechanical connections of the high-engine
  • the high-engine cooling branch comprises a network internal cooling, which extends into the upper motor, fluidly separated from the internal lubrication network and so as to cool the mechanical organs of the high-engine
  • the high-engine lubrication branch and the high-engine cooling branch meet at a junction of the mixed circuit, the branch being located downstream of the internal lubrication network and the internal cooling network;
  • the motorization system comprises common pumping means for the high-engine cooling branch and for the upper-engine lubrication branch;
  • the common pumping means comprise a two-stage pump, which comprises:
  • a first pumping stage inducing a first flow and a first pressure in the upper engine's lubrication branch
  • a second pumping stage inducing a second flow and a second pressure in the high-engine cooling branch, the second flow rate being greater than the first flow rate and the second pressure being lower than the first pressure
  • a common drive actuator of the first pumping stage and the second pumping stage the common actuator being preferably an electric motor
  • the cooling branch of the low-motor is in branch of the cooling branch of the high-engine
  • the motorization system comprises a compressor, which equips the internal combustion engine, and which is designed to compress, at least in part, an intake fluid intended for the filling of cylinders of the lower engine, whereas the mixed circuit comprises a cooling branch of the compressor, which is preferably in branch of the cooling branch of the engine.
  • the motorization system comprises a compressor lubrication circuit, which is fluidly separated from the mixed circuit.
  • the invention also relates to a high-engine for an internal combustion engine, the high-engine comprising a cylinder head, containing mechanical connections to be lubricated and mechanical members to be cooled, an internal network for lubricating the mechanical connections to be lubricated, and an internal cooling network of the mechanical members to be cooled.
  • the internal lubrication network and the internal cooling network confluence at a junction formed in the cylinder head.
  • the subject of the invention is a method of lubricating and cooling a motorization system in accordance with the foregoing. This method comprises at least the following steps:
  • FIG. 1 is a schematic representation of a motorization system according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation similar to Figure 1 of a motorization system according to a second embodiment of the invention.
  • the engine system 1 shown schematically in Figure 1 is designed to equip a motor vehicle, for example ground, such as a car, not shown.
  • the engine system 1 comprises an internal combustion engine 3, which comprises a built-in engine 5 and a low-engine 7 coupled.
  • the system 1 also comprises a compressor 35 equipping the engine 3.
  • the low-engine 7 is shown separately and above the high-engine 5, whereas in fact the low-engine 7 is coupled to and below the built-in engine 5.
  • top and lower and their equivalents designate a direction oriented vertically towards the top of the vehicle when it is in a position of use, in which it rests for example on the ground.
  • the expressions “low” and “lower” and their equivalents designate an opposite direction.
  • the low-engine 7 comprises the following elements, not illustrated:
  • crankshaft rotatably mounted within the crankcase and the engine block
  • pistons slidably mounted within the cylinders, and connected to the crankshaft via connecting rods of the lower engine 7, each rod being rotatably mounted on one of the pistons and on the crankshaft.
  • the pistons are driven by an alternating translational movement within the cylinders in order to drive the crankshaft via the connecting rods.
  • the low-engine 7 therefore comprises mechanical connections to be lubricated, such as, for example, rotational connections between the crankshaft and the connecting rods, as well as parts in sliding contact of each piston against its respective cylinder, sometimes referred to as the "piston ring segment”. shirt ".
  • the motorization system 1 comprises a lubrication system for lubricating the mechanical connections of this low-engine 7.
  • this lubrication system comprises a lubrication circuit 105 and a pump 103.
  • the pump 103 circulates a lubricant, of the oil type, within the circuit 105, to supply the lower motor 7 with this lubricant and to lubricate the aforementioned mechanical connections of the lower motor 7.
  • the circuit 105 comprises an internal network 106 lubricant, which extends within the lower motor 7, and a lubricant reserve 107.
  • a lubricant filter or oil filter is optionally provided.
  • the internal network 106 forms lubricant circulation galleries within the lower motor 7 to reach each link to be lubricated. More specifically, the internal network 106 comprises internal ducts formed in the journals and the crank pinches. The inner ducts of the pins are themselves supplied with lubricant by a main supply ramp of the internal network 106, via main bearings of the crankshaft. Lubricant is emitted from the crankshaft by the crank pins, so as to lubricate the bearing of each crankshaft and the main bearings, while creating a lubricant mist at the segment-piston-liner zone. In other words, the crankshaft receives the lubricant from a main boom and redistributes it to the rod bearings.
  • the internal network 106 includes lubricant washers, not shown, which are disposed within the lower motor 7 and spit lubricant under the pistons for the purpose of cooling them.
  • the pump 103 is preferably actuated by the crankshaft, which represents the drive shaft 108 of the pump 103 from the lower engine 7. Thus, when the engine 3 is running, the crankshaft rotates and drives the engine. pump 103 in a systematic way.
  • the pump 103 is preferably variable flow and controlled pressure, so that its energy consumption is particularly low for pumping the lubricant.
  • the built-in motor 5 which is not illustrated in detail, comprises a cylinder head, enclosing a distribution system including air and fuel distribution members to the cylinders.
  • the cylinder head caps the engine block of the lower engine via a cylinder head gasket of the engine 3, the cylinder head gasket being the boundary between the high-engine 5 and the low-engine 7.
  • the high-engine 5 also defines a combustion chamber for each cylinder, each combustion chamber being formed by a space between the top of each piston at top dead center, its respective cylinder and the cylinder head.
  • Each combustion chamber comprises intake ports, through which the air and fuel inlet, generally referred to as the intake fluid, is conducted.
  • Each combustion chamber is the seat of combustion reactions of the intake fluid producing a product of combustion or exhaust gas, exhausted by exhaust ports of the combustion chamber concerned. This combustion generates a reciprocating movement of the piston to drive the crankshaft.
  • the distribution system of the high-engine 5 includes intake and exhaust valves, which each change between an open position or closing one of the intake or exhaust ports respectively.
  • the dispensing system also includes at least one control shaft, of the camshaft type, for controlling these valves. Each control shaft is driven by the crankshaft.
  • the motorization system comprises a mixed cooling and lubrication system, comprising a mixed circuit 9.
  • the mixed circuit 9 is fluidly separated from the lubrication circuit 105 of the lower engine 7 and contains a mixed liquid of a composition different from that of the lubricant of the lower-motor 7.
  • the mixed liquid is circulated in the mixed circuit 9 according to the arrows indicated in FIG.
  • the mixed liquid has a dual function of coolant, i.e. a coolant function, and lubricating liquid.
  • This mixed liquid may be in the form of an emulsion, especially based on oil and water.
  • Lubricants formulated with water such as those used for metalworking, are generally obtained from an anhydrous composition comprising at least one lubricating base oil chosen from oils of mineral or synthetic origins belonging to the groups I, II, III, IV or V according to the classes defined in the API classification (or their equivalents according to the ATIEL classification), at least one performance additive, preferably chosen from extreme pressure additives, anti-wear additives, anti-foam additives, anti-corrosive additives or different fatty substances of the lubricating base oils and at least one emulsifier.
  • This emulsion is preferably in the form of an oil-in-water emulsion, with a content by weight of water that may vary from 1% to 99%, preferably from 70% to 95% relative to the total weight of the emulsion.
  • the mixed liquid and the lubricant of the lower motor 7 are of the same composition.
  • the mixed circuit 9 comprises a high-engine lubrication branch 1 1, a high-motor cooling branch 5, a low-motor cooling branch 7 and, optionally, a cooling branch 17 of the compressor 35.
  • the various branches 1 1, 13, 15 and 17 of the mixed circuit 9 are shunted relative to each other, and confluent to a branch 19 of the mixed circuit 9.
  • the branches 1 1, 13, 15 and 17 being fluidly connected at the branch 19, the same mixed liquid circulates in all the branches of the mixed circuit 9.
  • the mixed circuit 9 also comprises a reserve of mixed liquid 21, distinct from the lubricant supply 107, supplied with mixed liquid by a main return branch 23 of the mixed circuit 9, the return branch 23 being fluidly connected to the branch 19 Alternatively, all or part of the branch 19 can be formed at the level of the reserve 21, without the return branch 23.
  • the branch 19 is formed outside the engine 3 and the compressor 35, in a single junction of all the branches 1 1, 13, 15 and 17 of the mixed circuit 9.
  • the branch 19 may comprise a first junction 20A, in which only the limbs 1 1 and 13 of the upper motor 5 confluence, an intermediate return branch 22 from this junction 20A.
  • the intermediate return branch 22 joins with the other cooling branches 15 and 17 at a second junction 20B of the branch 19, separated from the first junction 20A and provided outside the engine 3 and the compressor 35.
  • the first junction 20A is then advantageously formed in the high-engine 5, in particular being formed directly in the cylinder head of the latter.
  • the design of the cylinder head is simplified to the extent that the discharge pipes of the two branches 13 and 15 are combined into one from the junction 20A.
  • the first junction 20A can be formed out of the upper motor 5, while being connected to the second junction 20B by the intermediate return leg 22.
  • two or all of the cooling branches 13, 15 and 17 represented by shunting in FIG. 1, can be provided in series and thus form a combined cooling branch of the high-engine 5, the low-engine 7 and or compressor 35, this combined cooling branch confluent with the lubrication branch January 1 at the branch 19.
  • the combined cooling branch can meander between the low-motor 7 and the high-motor 5, that is to say that the combined branch comprises a first part, extending, for example, in the upper part. -motor 5, a second successive part extending in the lower-motor 7, and a third successive portion extending in the high-engine 5.
  • the circuit 9 comprises an array of cooling branches forming a network including parts in series or in parallel, for cooling any mechanical member to be cooled by the drive system 1.
  • the lubrication branch 11 of the upper motor 5 comprises an internal lubrication network 25 which extends into the upper motor 5 forming a network of galleries for lubricate mechanical connections of the high-engine 5.
  • the internal network 25 includes the control shaft and its connections in rotation with the cylinder head, which project mixed liquid into the cylinder head.
  • the mechanical connections lubricated by the mixed liquid of the upper motor 5 are in particular rotational connections, for example bearings, between each control shaft and the cylinder head, as well as drive links of the valves by the control shaft.
  • these drive links each include a cam of the control shaft and a pusher of the valve concerned, actuated in translation by the cam.
  • the branch 19 is situated downstream of this internal network 25, considering the direction of flow of the mixed liquid in the mixed circuit 9.
  • the compressor 35 is designed to compress all or part of the intake fluid before it enters the combustion chambers of the high-engine 5.
  • the compressor 35 which is not illustrated in detail, comprises a rotating compression member, of the centrifugal pump type, for compressing the intake fluid.
  • the compressor 35 preferably forms a turbocharger, that is to say it further comprises a turbine which captures a portion of the enthalpy and / or the kinetic energy of the exhaust gases to drive the engine. compression member.
  • the motorization system 1 also comprises a compressor lubrication system, which comprises a lubrication circuit 1 supplying the compressor with a lubricant, of the oil type, different from the lubricant of the circuit 105 and the mixed liquid of the mixed circuit 9, in its nature and / or its composition and / or characteristics.
  • the circuit 1 15 is fluidly separated and distinct from the lubrication circuit 105 and the mixed circuit 9.
  • the lubricant of the lower motor 7 and that of the compressor 35 are of the same composition.
  • the lubrication system of the compressor 35 also comprises a secondary pump 1 13, of the hydraulic pump type, for circulating the lubricant in the secondary circuit 1 15.
  • the circuit 1 15 preferably includes a reserve of secondary lubricant 1 17 which is distinct. of the lubricant reservoir 107.
  • the secondary circuit 1 comprises an internal lubrication network 1 16 which extends within the compressor 35 in order to lubricate the mechanical connections to be lubricated of the compressor 35, in particular the connections in rotation of the member, and if necessary, the turbine.
  • the lubrication system of the compressor 35 comprises an electric motor 1 19, or at least one actuator supplied with electrical energy, driving the pump 1 13 by means of a drive shaft 1 18.
  • the energy power supply the electric motor 1 19 is, for example, provided by an electric battery of the motorization system 1.
  • the electric motor 1 19 thus constitutes an actuator mechanically independent of the movements of the crankshaft, connecting rods, pistons, valves and the control shaft.
  • the operation of the lubrication systems of the low-engine 7 and the compressor 35 can thus be driven separately, in order to improve the lubrication of the compressor 35 and thus lower the fuel consumption of the engine system 1.
  • a single common lubrication system may be provided for the lower motor 7 and the compressor 35, such a lubrication system comprising a single lubrication circuit comprising both the internal lubrication network 1 16 and the internal lubrication network.
  • the cooling branch 13 of the high-engine 5 comprises an internal cooling network 27, which extends in the upper motor 5 fluidly separated from the internal lubrication network 25.
  • the internal cooling network 27 forms a network of galleries which extends in particular within, along and / or around mechanical members to be cooled from the top-motor 5.
  • the expression "mechanical member to be cooled” designates not only mechanical parts to be cooled but also possible mechanical connections to cool. These mechanical organs to be cooled include in particular the various components of the distribution system such as the valves, each control shaft, as well as the part of the cylinder head adjacent to the combustion chambers. It is preferred to cool at least the hottest areas of the high-engine 5, especially around the combustion chambers. Branch 19 and, if applicable, junction 20A, is located downstream of the internal cooling network 27.
  • the cooling branch 15 of the lower engine 7 comprises an internal cooling network 29, which extends in the lower engine 7 fluidly separated from the internal lubrication network 106.
  • the internal cooling network 29 forms a network of galleries which extends in particular within, along and / or around mechanical members to be cooled lower motor 7.
  • the internal network 29 extends around the cylinders and within the engine block. It is preferred to cool at least the hottest areas of the low-engine 7, including the cylinders.
  • the branch 19 is located downstream of this internal cooling network 29.
  • the cooling branch 17 of the compressor 35 comprises an internal cooling network 31, which extends in the compressor 35 in a fluidly separated manner from the internal lubrication network 1 16.
  • the internal cooling network 31 form a network of galleries which extends in particular within, along and / or around mechanical members to be cooled compressor 35.
  • the internal network 31 extends around the rotating compression member, in the body of the compressor 35 and close to the internal lubrication network 1 16 to prevent any coking phenomenon that may occur within this internal lubrication network 1 16.
  • the branch 19 is located downstream of this internal cooling network 31.
  • the mixed circuit 9 comprises other cooling branches for cooling other members of the motorization system 1.
  • the motorization system 1 comprises pumping means 34 of the mixed liquid, which are common for the cooling branches 13, 15 and 17 and for the lubrication branch 11 of the high-engine 5. This mutualization of the pumping means for the cooling and lubrication can save one or more pumps, while maintaining a separate lubrication of the various parts of the engine system 1.
  • the pumping means 34 comprise a two-stage pump, which comprises a first pumping stage 37, a second pumping stage 39 and a common actuator 41 driving both the first stage 37 and the second stage 39.
  • the first stage 37 When the actuator 41 is running, the first stage 37 induces a flow D37 and a mixed liquid pressure P37 in the lubrication branch 11 of the high-motor 5.
  • the respective value of the flow rate D37 and the pressure P37 can be varied by adjusting the speed of the common actuator 41.
  • the second stage 39 When the actuator 41 is in operation, the second stage 39 induces a flow D39 and a mixed liquid pressure P39 in a supply branch 43 of the mixed circuit 9, the initial branch branching into the different cooling branches 13, 15 and 17 above, at separation junctions 45 and 47.
  • the respective value of the flow D39 and the pressure P39 can be varied by adjusting the speed of the common actuator 41, which at the same time varies the respective value of the flow rate D37 and pressure P37.
  • the first stage 37 and the second stage 39 are configured so that the value of the flow D39 is greater than that of the flow D37 and for the value of the pressure P39 to be lower than that of the pressure P37 when the common actuator 41 is in operation in a predetermined speed range, or for any speed of the common actuator 41.
  • the value of the flow and the pressure of the mixed liquid is adapted according to the part of the mixed circuit 9 concerned, depending on whether the mixed liquid serves as lubricant or heat transfer liquid.
  • a higher flow value D39 and a lower pressure value P39 are preferred than for lubrication. Higher pressure and lower flow rate with the same mixed liquid ensure proper lubrication.
  • the common actuator 41 is preferably an electric motor powered by an electric battery of the motorization system 1. Alternatively, the common actuator operates using a different energy than the electrical energy. In any case, this common actuator, whether electric or not, is preferably mechanically independent of the movements of the crankshaft, connecting rods, pistons, control shafts and valves, so that it can be controlled independently of the operation. of the motor 3.
  • the independence of the control of the common actuator 41 relative to the engine 3 optimizes the efficiency of the drive system 1 by adapting both the cooling of the cooled parts by the mixed circuit 9 and lubrication of the built-in motor 5 by controlling and adjusting this common actuator 41, without being slaved to the operation of the engine 3 and / or the compressor 35.
  • the common actuator 41 can circulate the mixed liquid in the circuit 9 during a certain period of time, just before the start of the engine 3 and / or just after stopping the engine 3, depending on the application.
  • this single pump makes it possible to ensure both the cooling of the system 1 and the lubrication of the high-engine 5 with the mixed liquid, which is particularly economical. compared to the installation of two separate pumps to separately perform the same two functions.
  • the mixed circuit 9 advantageously comprises a filtration system of the mixed liquid, not shown.
  • the mixed circuit 9 comprises a heat exchange system 33, located for example on the supply branch 43, for thermoregulating or cooling the mixed liquid before entering the various internal cooling networks. 27, 29 and 31.
  • the heat exchange system 33 can be to present in another way, especially in the case where the mixed circuit comprises a combined cooling branch.
  • the mixed circuit 9 may be devoid of its cooling branch 17, the compressor 35 being able to be cooled by a cooling or lubricating circuit separated from the mixed circuit 9, in particular by the lubrication circuit 1 15.
  • the motorization system 1 is devoid of compressor 35 and its lubrication system, as well as of the cooling branch 17.
  • branch 19 corresponds to that of the embodiment variant of the first embodiment, in dashed lines of FIG. 1, including the junction 20A, the intermediate return branch 22 and the separate junction 20B.
  • the supply branch 43 has the separation junction 45 and is devoid of the separation junction 47.
  • the mixed circuit 9 may be devoid of its cooling branch 15, the low-motor 7 being able to be cooled by a separate circuit of the mixed circuit 9.
  • the various embodiments and variants of the motorization system 1 described above allow to implement a lubrication and cooling process in which at least the lower motor 7 is lubricated by putting into circulation the lubricant in the lubrication circuit 105 by means of the pump 103, and in which the high-engine 5 is lubricated and cooled by circulating a mixed liquid in the mixed circuit 9, using the pumping means 34.

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Abstract

Ce système de motorisation (1), pour un véhicule automobile, comprend un moteur à combustion interne (3), qui comprend un haut-moteur (5) et un bas-moteur (7) accouplés, et un circuit de lubrification (105) du bas-moteur. Le système de motorisation (1) comprend en outre un circuit mixte (9) de refroidissement et de lubrification, qui est fluidiquement séparé du circuit de lubrification (105) du bas-moteur (7) et qui comprend une branche de lubrification (11) du haut-moteur (5) et une branche de refroidissement (13) du haut-moteur, qui est en dérivation avec la branche de lubrification du haut-moteur. Selon l'invention, le circuit mixte (9) comprend également une branche de refroidissement (15) du bas-moteur (7).

Description

Système de motorisation et procédé de lubrification et de refroidissement associé
La présente invention concerne un système de motorisation pour un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de lubrification et de refroidissement d'un tel système de motorisation.
La majorité des véhicules automobiles actuels sont équipés d'un système de motorisation incluant un moteur à combustion interne en deux parties, à savoir une partie dite « bas-moteur », comprenant un « bloc moteur » qui définit des cylindres, un carter, qui contient le lubrifiant moteur, ainsi qu'un attelage mobile, qui inclut des bielles, des pistons et un vilebrequin, et une partie dite « haut-moteur », comprenant une ou plusieurs culasses, qui sont assemblées sur le bas-moteur.
La culasse est le siège de la distribution des gaz d'admission dans des chambres de combustion, par l'intermédiaire d'un conduit d'admission et de soupapes d'admission, et du refoulement des gaz de combustion, par l'intermédiaire d'un conduit d'échappement et de soupapes d'échappement.
La limitation entre le « bas-moteur » et le, ou les, « haut(s)-moteur(s) » est matérialisée par le, ou les, joint(s) de culasse.
Chaque chambre de combustion, siège de la combustion d'un mélange air- carburant, est le volume compris entre le haut du piston lorsqu'il est en position haute, nommé « point mort haut » et la culasse.
FR-A-2 605 677 décrit un système de lubrification pour un moteur à combustion interne qui comprend un circuit principal de graissage du bas-moteur, incorporant une pompe à huile montée au bout du vilebrequin, ainsi qu'un circuit secondaire de graissage pour le haut-moteur qui est indépendant du circuit principal et incorpore lui-même une pompe montée au bout de l'arbre à cames du moteur. Le système de lubrification est ainsi séparé en deux circuits distincts, de sorte que l'huile pour lubrifier le haut-moteur n'est pas polluée par l'huile utilisée pour lubrifier le bas-moteur, ce qui améliore la durée de vie du moteur. Néanmoins, ce système est relativement complexe et nécessite la mise en œuvre d'un nombre élevé de circuits séparés, augmentant ainsi le prix de revient du moteur.
D'autre part, les contraintes économiques, législatives et environnementales poussent les concepteurs et utilisateurs de moteurs à combustion interne à diminuer la consommation en carburant de ces moteurs. Par exemple, les normes européennes prévoient un niveau d'émission de C02 inférieur ou égal à 95g/km à partir de 2021 .
Par conséquent, l'invention vise à répondre à ces problématiques en proposant un nouveau système de motorisation à prix de revient raisonnable, à consommation de carburant particulièrement faible, à durée de vie élevée et de conception particulièrement simple.
L'invention a pour objet un système de motorisation pour un véhicule automobile, le système comprenant un moteur à combustion interne, qui comprend un haut-moteur et un bas-moteur accouplés, et un circuit de lubrification du bas-moteur. Le système de motorisation comprend en outre un circuit mixte de refroidissement et de lubrification, qui est fluidiquement séparé du circuit de lubrification du bas-moteur et qui comprend une branche de lubrification du haut-moteur et une branche de refroidissement du haut- moteur, qui est en dérivation avec la branche de lubrification du haut-moteur. Selon l'invention, le circuit mixte comprend également une branche de refroidissement du bas- moteur.
Grâce à l'invention, on mutualise la lubrification et le refroidissement du haut- moteur, pour effectuer ces deux fonctions à l'aide d'un même circuit mixte, de sorte que le nombre de circuits distincts dans le système de motorisation est réduit pour simplifier la conception, alors qu'une lubrification séparée du haut-moteur et du bas-moteur est néanmoins assurée. Cette lubrification séparée permet d'améliorer la durée de vie du moteur. De plus, l'efficacité du refroidissement combinée à la séparation de la lubrification entre le bas-moteur et le haut-moteur permet d'assurer que la consommation d'essence du système de motorisation est particulièrement basse. Le système de motorisation comportant moins de circuits distincts, il est simplifié et son prix de revient est abaissé en conséquence.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prise(s) isolément ou en combinaison :
- la branche de lubrification du haut-moteur comprend un réseau interne de lubrification, qui s'étend dans le haut-moteur, de façon à lubrifier des liaisons mécaniques du haut-moteur, et la branche de refroidissement du haut-moteur comprend un réseau interne de refroidissement, qui s'étend dans le haut-moteur, de façon fluidiquement séparée du réseau interne de lubrification et de façon à refroidir des organes mécaniques du haut-moteur ;
- la branche de lubrification du haut-moteur et la branche de refroidissement du haut-moteur confluent à un embranchement du circuit mixte, l'embranchement étant situé en aval du réseau interne de lubrification et du réseau interne de refroidissement ;
- le système de motorisation comprend des moyens de pompage communs pour la branche de refroidissement du haut-moteur et pour la branche de lubrification du haut-moteur ; - les moyens de pompage communs comprennent une pompe bi-étagée, qui comprend :
o un premier étage de pompage induisant un premier débit et une première pression dans la branche de lubrification du haut-moteur, o un deuxième étage de pompage induisant un deuxième débit et une deuxième pression dans la branche de refroidissement du haut- moteur, le deuxième débit étant supérieur au premier débit et la deuxième pression étant inférieure à la première pression, et o un actionneur commun d'entraînement du premier étage de pompage et du deuxième étage de pompage, l'actionneur commun étant préférentiellement un moteur électrique ;
- la branche de refroidissement du bas-moteur est en dérivation de la branche de refroidissement du haut-moteur ;
- le système de motorisation comprend un compresseur, qui équipe le moteur à combustion interne, et qui est conçu pour compresser, au moins en partie, un fluide d'admission destiné au remplissage de cylindres du bas-moteur, alors que le circuit mixte comprend une branche de refroidissement du compresseur, laquelle est préférentiellement en dérivation de la branche de refroidissement du haut- moteur.
- le système de motorisation comprend un circuit de lubrification du compresseur, qui est fluidiquement séparé du circuit mixte.
L'invention a également pour objet un haut-moteur pour un moteur à combustion interne, le haut-moteur comprenant une culasse, renfermant des liaisons mécaniques à lubrifier et des organes mécaniques à refroidir, un réseau interne de lubrification des liaisons mécaniques à lubrifier, et un réseau interne de refroidissement des organes mécaniques à refroidir. Selon l'invention, le réseau interne de lubrification et le réseau interne de refroidissement confluent à une jonction ménagée dans la culasse.
Enfin, l'invention a pour objet un procédé de lubrification et de refroidissement d'un système de motorisation conforme à ce qui précède. Ce procédé comprend au moins les étapes suivantes :
- une étape de lubrification du bas-moteur, par mise en circulation d'un lubrifiant dans le circuit de lubrification du bas-moteur, et
- une étape de lubrification et de refroidissement du haut-moteur, par mise en circulation d'un liquide mixte dans le circuit mixte, le liquide mixte étant de composition différente de celle du lubrifiant. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et non exhaustif et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un système de motorisation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 2 est une représentation schématique analogue à la figure 1 d'un système de motorisation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Le système de motorisation 1 schématisé sur la figure 1 est conçu pour équiper un véhicule automobile, par exemple terrestre, tel qu'une voiture, non illustré.
Le système de motorisation 1 comprend un moteur à combustion interne 3, qui comprend un haut-moteur 5 et un bas-moteur 7 accouplés. Le système 1 comprend également un compresseur 35 équipant le moteur 3. Par commodité, sur la figure 1 , le bas-moteur 7 est représenté séparé et au-dessus du haut-moteur 5, alors qu'en réalité le bas-moteur 7 est accouplé à et au-dessous du haut-moteur 5.
Les expressions « haut », « supérieur » et leurs équivalentes désignent une direction orientée verticalement vers le haut du véhicule lorsqu'il est dans une position d'utilisation, dans laquelle il repose par exemple sur le sol. Les expressions « bas », « inférieur » et leurs équivalentes désignent une direction opposée.
En pratique, le bas-moteur 7 comprend les éléments qui suivent, non illustrés :
- un carter, formant une poche fermée vers le bas,
- un bloc-moteur ou « bloc-cylindres », définissant des cylindres, et étant obturé vers le bas par le carter, et vers le haut par le haut-moteur 5,
- un vilebrequin monté rotatif au sein du carter et du bloc-moteur,
- des pistons, montés coulissants au sein des cylindres, et liés au vilebrequin par l'intermédiaire de bielles du bas-moteur 7, chaque bielle étant montée rotative sur l'un des pistons et sur le vilebrequin.
Les pistons sont animés d'un mouvement de translation alternatif au sein des cylindres afin d'entraîner le vilebrequin par l'intermédiaire des bielles.
Le bas-moteur 7 comprend donc des liaisons mécaniques à lubrifier, comme par exemple des liaisons en rotation entre le vilebrequin et les bielles, ainsi que des parties en contact glissant de chaque piston contre son cylindre respectif, parfois appelées « zone segment-piston-chemise ».
Tel qu'illustré sur la figure 1 , le système de motorisation 1 comprend un système de lubrification pour lubrifier les liaisons mécaniques de ce bas-moteur 7. En l'espèce, ce système de lubrification comprend un circuit de lubrification 105 et une pompe 103. La pompe 103 met en circulation un lubrifiant, du genre huile, au sein du circuit 105, pour alimenter le bas-moteur 7 avec ce lubrifiant et lubrifier les liaisons mécaniques susmentionnées du bas-moteur 7. Plus précisément, le circuit 105 comprend un réseau interne 106 de lubrification, qui s'étend au sein du bas-moteur 7, ainsi qu'une réserve de lubrifiant 107. Un filtre à lubrifiant ou filtre à huile est optionnellement prévu. Le réseau interne 106 forme des galeries de circulation de lubrifiant au sein du bas-moteur 7 pour atteindre chaque liaison à lubrifier. Plus précisément, le réseau interne 106 comprend des conduits internes ménagés dans les tourillons et les manetons du vilebrequin. Les conduits internes des tourillons sont eux-mêmes alimentés en lubrifiant par une rampe d'alimentation principale du réseau interne 106, via des paliers principaux du vilebrequin. Le lubrifiant est émis hors du vilebrequin par les manetons, de façon à lubrifier le palier de chaque tête de bielle et les paliers principaux, tout en créant un brouillard de lubrifiant au niveau de la zone segment-piston-chemise. En d'autres termes, le vilebrequin reçoit le lubrifiant depuis une rampe principale et le redistribue vers les paliers de bielles. De manière optionnelle, le réseau interne 106 comprend des pissettes de lubrifiant, non illustrées, qui sont disposées au sein du bas-moteur 7 et crachent du lubrifiant sous les pistons dans le but de les refroidir.
La pompe 103 est préférentiellement actionnée par le vilebrequin, ce que représente l'arbre 108 d'entraînement de la pompe 103 à partir du bas-moteur 7. Ainsi, lorsque le moteur 3 est en marche, le vilebrequin entre en rotation et entraine la pompe 103 de façon systématique. La pompe 103 est préférentiellement à débit variable et à pression pilotée, de sorte que sa consommation d'énergie est particulièrement faible pour le pompage du lubrifiant.
Le haut-moteur 5, qui n'est pas illustré en détails, comprend quant à lui une culasse, renfermant un système de distribution incluant des organes de distribution d'air et de carburant vers les cylindres. La culasse coiffe le bloc-moteur du bas-moteur par l'intermédiaire d'un joint de culasse du moteur 3, le joint de culasse constituant la limite entre le haut-moteur 5 et le bas-moteur 7.
Le haut-moteur 5 définit également une chambre de combustion pour chaque cylindre, chaque chambre de combustion étant formée par un espace compris entre le haut de chaque piston au point mort haut, son cylindre respectif et la culasse. Chaque chambre de combustion comprend des orifices d'admission, par l'intermédiaire desquels l'admission d'air et de carburant, généralement désigné fluide d'admission, est effectuée. Chaque chambre de combustion est le siège de réactions de combustion du fluide d'admission produisant un produit de la combustion ou gaz d'échappement, évacué par des orifices d'échappement de la chambre de combustion concernée. Cette combustion génère un mouvement de translation alternatif du piston pour entraîner le vilebrequin.
Le système de distribution du haut-moteur 5 inclut notamment des soupapes d'admission et d'échappement, qui évoluent chacune entre une position d'ouverture ou de fermeture de l'un des orifices d'admission ou d'échappement respectivement. Le système de distribution inclut également au moins un arbre de commande, du genre arbre à cames, pour commander ces soupapes. Chaque arbre de commande est entraîné par le vilebrequin.
Le système de motorisation comprend un système mixte de refroidissement et de lubrification, comprenant un circuit mixte 9. Le circuit mixte 9 est fluidiquement séparé du circuit de lubrification 105 du bas-moteur 7 et contient un liquide mixte de composition différente de celle du lubrifiant du bas-moteur 7. Le liquide mixte est mis en circulation dans le circuit mixte 9 selon les flèches indiquées sur la figure 1 .
Le liquide mixte présente une double fonction de liquide de refroidissement, c'est- à-dire une fonction de liquide caloporteur, et de liquide de lubrification.
Ce liquide mixte peut se présenter sous la forme d'une émulsion, notamment à base d'huile et d'eau. Les lubrifiants formulés à base d'eau, comme par exemple ceux utilisés pour le travail des métaux, sont généralement obtenus à partir d'une composition anhydre comprenant au moins une huile de base lubrifiante choisie parmi des huiles d'origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I, II, III, IV ou V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL), au moins un additif de performance, préférentiellement choisi parmi les additifs extrême pression, les additifs anti-usure, les additifs antimousse, les additifs anticorrosion ou encore des corps gras différents des huiles de base lubrifiantes et au moins un émulsionnant. Cette émulsion se présente préférentiellement sous la forme d'une émulsion huile dans eau, avec une teneur en poids d'eau pouvant varier de 1 % à 99%, préférentiellement de 70 à 95% par rapport au poids total de l'émulsion.
En variante, on peut prévoir que le liquide mixte et le lubrifiant du bas-moteur 7 sont de même composition.
Le circuit mixe 9 comprend une branche 1 1 de lubrification du haut-moteur 5, une branche 13 de refroidissement du haut-moteur 5, une branche 15 de refroidissement du bas-moteur 7 et, optionnellement, une branche 17 de refroidissement du compresseur 35. Les différentes branches 1 1 , 13, 15 et 17 du circuit mixte 9 sont en dérivation les unes par rapport aux autres, et confluent à un embranchement 19 du circuit mixte 9. Les branches 1 1 , 13, 15 et 17 étant fluidiquement connectées à l'embranchement 19, le même liquide mixte circule dans toutes les branches du circuit mixte 9. Le circuit mixte 9 comprend également une réserve de liquide mixte 21 , distincte de la réserve de lubrifiant 107, alimentée en liquide mixte par une branche de retour principale 23 du circuit mixte 9, la branche de retour 23 étant fluidiquement connectée à l'embranchement 19. Alternativement, tout ou partie de l'embranchement 19 peut être formé au niveau de la réserve 21 , sans la branche de retour 23.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , l'embranchement 19 est formé hors du moteur 3 et du compresseur 35, en une seule jonction de toutes les branches 1 1 , 13, 15 et 17 du circuit mixte 9.
Selon une variante de ce premier mode de réalisation représentée en pointillés sur la figure 1 , l'embranchement 19 peut comprendre une première jonction 20A, dans laquelle seules les branches 1 1 et 13 du haut-moteur 5 confluent, une branche de retour intermédiaire 22 partant de cette jonction 20A. La branche de retour intermédiaire 22 conflue avec les autres branches de refroidissement 15 et 17 au niveau d'une deuxième jonction 20B de l'embranchement 19, séparée de la première jonction 20A et prévue hors du moteur 3 et du compresseur 35. La première jonction 20A est alors avantageusement ménagée dans le haut-moteur 5, en étant notamment formée directement dans la culasse de ce dernier. Selon cette variante, la conception de la culasse est simplifiée dans la mesure où les conduits de refoulement des deux branches 13 et 15 sont combinés en un seul à partir de la jonction 20A.
En variante, la première jonction 20A peut être formée hors du haut-moteur 5, tout en étant reliée à la deuxième jonction 20B par la branche de retour intermédiaire 22.
Selon une autre variante, deux ou toutes les branches de refroidissement 13, 15 et 17 représentées en dérivation sur la figure 1 , peuvent être prévues en série et ainsi former une branche combinée de refroidissement du haut-moteur 5, du bas-moteur 7 et/ou du compresseur 35, cette branche combinée de refroidissement confluant avec la branche de lubrification 1 1 au niveau de l'embranchement 19.
En variante encore, la branche combinée de refroidissement peut serpenter entre le bas-moteur 7 et le haut-moteur 5, c'est-à-dire que la branche combinée comprend une première partie, s'étendant, par exemple, dans le haut-moteur 5, une deuxième partie successive s'étendant dans le bas-moteur 7, et une troisième partie successive s'étendant dans le haut-moteur 5.
En variante, le circuit 9 comprend un réseau de branches de refroidissement formant un réseau incluant des parties en série ou en parallèle, pour refroidir tout organe mécanique à refroidir du système de motorisation 1 .
La branche de lubrification 1 1 du haut-moteur 5 comprend un réseau interne 25 de lubrification, qui s'étend dans le haut-moteur 5 en formant un réseau de galeries pour lubrifier des liaisons mécaniques du haut-moteur 5. Le réseau interne 25 comprend notamment l'arbre de commande et ses liaisons en rotation avec la culasse, qui projettent du liquide mixte dans la culasse. Les liaisons mécaniques lubrifiées par le liquide mixte du haut-moteur 5 sont notamment des liaisons en rotation, par exemple des paliers, entre chaque arbre de commande et la culasse, ainsi que des liaisons d'entraînement des soupapes par l'arbre de commande. Dans le cas d'un arbre de commande de type arbre à cames, ces liaisons d'entraînement incluent chacune une came de l'arbre de commande et un poussoir de la soupape concernée, actionné en translation par la came.
Dans ce mode de réalisation et ses variantes, l'embranchement 19 est situé en aval de ce réseau interne 25, en considération du sens de circulation du liquide mixte dans le circuit mixte 9.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le compresseur 35 est conçu pour compresser tout ou partie du fluide d'admission avant son admission dans les chambres de combustion du haut-moteur 5.
Le compresseur 35, qui n'est pas illustré en détails, comprend un organe de compression tournant, du genre pompe centrifuge, pour compresser le fluide d'admission. Le compresseur 35 forme, de préférence, un turbocompresseur, c'est-à-dire qu'il comprend en outre une turbine qui capte une portion de l'enthalpie et/ou de l'énergie cinétique des gaz d'échappement pour entraîner l'organe de compression.
Le système de motorisation 1 comprend également un système de lubrification du compresseur, qui comprend un circuit de lubrification 1 15 alimentant le compresseur avec un lubrifiant, du genre huile, différent du lubrifiant du circuit 105 et du liquide mixte du circuit mixte 9, dans sa nature et/ou sa composition et/ou ses caractéristiques. Le circuit 1 15 est fluidiquement séparé et distinct du circuit de lubrification 105 et du circuit mixte 9.
En variante, le lubrifiant du bas-moteur 7 et celui du compresseur 35 sont de même composition.
Le système de lubrification du compresseur 35 comprend également une pompe secondaire 1 13, du genre pompe hydraulique, pour mettre en circulation le lubrifiant dans le circuit secondaire 1 15. Le circuit 1 15 inclut de préférence une réserve de lubrifiant secondaire 1 17 qui est distincte de la réserve de lubrifiant 107. Le circuit secondaire 1 15 comprend un réseau de lubrification interne 1 16 qui s'étend au sein du compresseur 35 afin de lubrifier liaisons mécaniques à lubrifier du compresseur 35, notamment les liaisons en rotation de l'organe, et le cas échéant, de la turbine.
Le système de lubrification du compresseur 35 comprend un moteur électrique 1 19, ou pour le moins un actionneur alimenté à l'énergie électrique, d'entraînement de la pompe 1 13 au moyen d'un arbre d'entraînement 1 18. L'énergie électrique d'alimentation du moteur électrique 1 19 est, par exemple, fournie par une batterie électrique du système de motorisation 1 . Le moteur électrique 1 19 constitue ainsi un actionneur mécaniquement indépendant des mouvements du vilebrequin, des bielles, des pistons, des soupapes et de l'arbre de commande. Le fonctionnement des systèmes de lubrification du bas-moteur 7 et du compresseur 35 peut ainsi être piloté de façon séparée, afin d'améliorer la lubrification du compresseur 35 et ainsi abaisser la consommation de carburant du système de motorisation 1 .
En variante, un seul système de lubrification commun peut être prévu pour le bas- moteur 7 et le compresseur 35, un tel système de lubrification comprenant un seul circuit de lubrification comprenant à la fois le réseau interne de lubrification 1 16 et le réseau interne de lubrification 106, ainsi qu'une seule pompe, préférentiellement entraînée par le vilebrequin.
La branche de refroidissement 13 du haut-moteur 5 comprend un réseau interne de refroidissement 27, qui s'étend dans le haut-moteur 5 de façon fluidiquement séparée du réseau interne de lubrification 25. Le réseau interne de refroidissement 27 forme un réseau de galeries, qui s'étend en particulier au sein, le long et/ou autour d'organes mécaniques à refroidir du haut-moteur 5. L'expression « organe mécanique à refroidir » désigne non seulement des pièces mécaniques à refroidir mais également d'éventuelles liaisons mécaniques à refroidir. Ces organes mécaniques à refroidir incluent notamment les différents organes du système de distribution tels que les soupapes, chaque arbre de commande, ainsi que la partie de la culasse voisine des chambres de combustion. On préfère refroidir au moins les zones les plus chaudes du haut-moteur 5, notamment autour des chambres de combustion. L'embranchement 19 et, le cas échéant, la jonction 20A, est situé en aval du réseau interne de refroidissement 27.
La branche de refroidissement 15 du bas-moteur 7 comprend un réseau interne de refroidissement 29, qui s'étend dans le bas-moteur 7 de façon fluidiquement séparée du réseau interne de lubrification 106. Le réseau interne de refroidissement 29 forme un réseau de galeries qui s'étend en particulier au sein, le long et/ou autour d'organes mécaniques à refroidir du bas-moteur 7. En particulier, le réseau interne 29 s'étend autour des cylindres et au sein du bloc moteur. On préfère refroidir au moins les zones les plus chaudes du bas-moteur 7, notamment les cylindres. Dans ce mode de réalisation et ses variantes, l'embranchement 19 est situé en aval de ce réseau interne de refroidissement 29.
La branche de refroidissement 17 du compresseur 35 comprend un réseau interne de refroidissement 31 , qui s'étend dans le compresseur 35 de façon fluidiquement séparée du réseau interne de lubrification 1 16. Le réseau interne de refroidissement 31 forme un réseau de galeries qui s'étend en particulier au sein, le long et/ou autour d'organes mécaniques à refroidir du compresseur 35. En particulier, le réseau interne 31 s'étend autour de l'organe de compression tournant, dans le corps du compresseur 35 et à proximité du réseau interne de lubrification 1 16 afin de prévenir tout phénomène de cokéfaction qui pourrait se produire au sein de ce réseau interne de lubrification 1 16. Dans ce mode de réalisation et ses variantes, l'embranchement 19 est situé en aval de ce réseau interne de refroidissement 31 .
De manière avantageuse, le circuit mixte 9 comprend d'autres branches de refroidissement pour refroidir d'autres organes du système de motorisation 1 .
Le système de motorisation 1 comprend des moyens de pompage 34 du liquide mixte, qui sont communs pour les branches de refroidissement 13, 15 et 17 et pour la branche de lubrification 1 1 du haut-moteur 5. Cette mutualisation des moyens de pompage pour le refroidissement et la lubrification permet de faire l'économie d'une ou plusieurs pompes, tout en conservant une lubrification séparée des différentes parties du système de motorisation 1 .
Les moyens de pompage 34 comprennent une pompe bi-étagée, qui comprend un premier étage de pompage 37, un deuxième étage de pompage 39 et un actionneur commun 41 entraînant à la fois le premier étage 37 et le deuxième étage 39.
Sous l'action de l'actionneur 41 , les étages 37 et 39 puisent le liquide mixte dans la même réserve 21 .
Lorsque l'actionneur 41 est en marche, le premier étage 37 induit un débit D37 et une pression P37 de liquide mixte dans la branche de lubrification 1 1 du haut-moteur 5. La valeur respective du débit D37 et de la pression P37 peut être variée par réglage de la vitesse de l'actionneur commun 41 .
Lorsque l'actionneur 41 est en marche, le deuxième étage 39 induit un débit D39 et une pression P39 de liquide mixte dans une branche d'alimentation 43 du circuit mixte 9, la branche initiale se ramifiant en les différentes branches de refroidissement 13, 15 et 17 susmentionnées, au niveau de jonctions de séparation 45 et 47. La valeur respective du débit D39 et de la pression P39 peut être variée par réglage de la vitesse de l'actionneur commun 41 , ce qui varie en même temps la valeur respective du débit D37 et de la pression P37.
Le premier étage 37 et le deuxième étage 39 sont configurés pour que, la valeur du débit D39 soit supérieure à celle du débit D37 et pour que la valeur de la pression P39 soit inférieure à celle de la pression P37, lorsque l'actionneur commun 41 est en fonctionnement dans une plage de vitesses prédéterminée, ou pour toute vitesse de l'actionneur commun 41 . Ainsi, la valeur du débit et de la pression du liquide mixte est adaptée en fonction de la partie du circuit mixte 9 concernée, selon que le liquide mixte sert de lubrifiant ou de liquide caloporteur. Pour un meilleur refroidissement avec le même liquide mixte, on préfère une valeur de débit D39 plus élevée et une valeur de pression P39 plus faible que pour la lubrification. Une pression plus élevée et un débit plus faible avec le même liquide mixte permettent d'assurer une lubrification adéquate.
L'actionneur commun 41 est préférentiellement un moteur électrique alimenté par une batterie électrique du système de motorisation 1 . En variante, l'actionneur commun fonctionne à l'aide d'une autre énergie que l'énergie électrique. En tout état de cause, cet actionneur commun, qu'il soit électrique ou non, est préférentiellement mécaniquement indépendant des mouvements du vilebrequin, des bielles, des pistons, des arbres de commande et des soupapes, de façon à pouvoir être commandé indépendamment du fonctionnement du moteur 3. L'indépendance de la commande de l'actionneur commun 41 par rapport au moteur 3 permet d'optimiser le rendement du système de motorisation 1 en adaptant à la fois le refroidissement des parties refroidies par le circuit mixte 9 et la lubrification du haut-moteur 5 par commande et réglage de cet actionneur commun 41 , sans être asservi au fonctionnement du moteur 3 et/ou du compresseur 35. En particulier, l'actionneur commun 41 peut faire circuler le liquide mixte dans le circuit 9 pendant une certaine période de temps, juste avant le démarrage du moteur 3 et/ou juste après l'arrêt du moteur 3, en fonction de l'application.
Dans le cas d'une pompe bi-étagée associée à un actionneur 41 , cette seule pompe permet d'assurer à la fois le refroidissement du système 1 et la lubrification du haut-moteur 5 avec le liquide mixte, ce qui est particulièrement économique, par rapport à l'installation de deux pompes séparées pour assurer séparément les deux mêmes fonctions.
Quels que soient les moyens pour mettre en circulation le liquide mixte, une économie d'énergie est réalisée par pompage du seul liquide mixte, par rapport à un pompage séparé de plusieurs liquides distincts pour assurer séparément les mêmes fonctions que celles assurées par le liquide mixte. La consommation de carburant du système de motorisation 1 est ainsi particulièrement faible et son rendement particulièrement élevé.
Le circuit mixte 9 comprend avantageusement un système de filtration du liquide mixte, non illustré.
Tel qu'illustré sur la figure 1 , le circuit mixte 9 comprend un système d'échange thermique 33, situé par exemple sur la branche d'alimentation 43, pour thermoréguler ou refroidir le liquide mixte avant son entrée dans les différents réseaux internes de refroidissement 27, 29 et 31 . Toutefois, le système d'échange thermique 33 peut se présenter d'une autre façon, notamment dans le cas où le circuit mixte comprend une branche combinée de refroidissement.
En variante, le circuit mixte 9 peut être dépourvu de sa branche de refroidissement 17, le compresseur 35 pouvant être refroidi par un circuit de refroidissement ou de lubrification séparé du circuit mixte 9, notamment par le circuit de lubrification 1 15.
Selon le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 2, le système de motorisation 1 est dépourvu de compresseur 35 et de son système de lubrification, ainsi que de la branche de refroidissement 17. Dans ce deuxième mode de réalisation de la figure 2, l'embranchement 19 correspond à celui de la variante de réalisation du premier mode de réalisation, en pointillés de la figure 1 , incluant la jonction 20A, la branche de retour intermédiaire 22 et la jonction 20B séparée. En l'absence de la branche de refroidissement 17 du compresseur 35, seules la branche de retour intermédiaire 22 et la branche de refroidissement 15 confluent à la jonction 20B. En l'absence de la branche de refroidissement 17, la branche d'alimentation 43 comporte la jonction de séparation 45 et est dépourvue de la jonction de séparation 47.
En variante applicable à tous les modes de réalisation, le circuit mixte 9 peut être dépourvu de sa branche de refroidissement 15, le bas-moteur 7 pouvant être refroidi par un circuit séparé du circuit mixte 9.
En résumé, les différents modes de réalisation et variantes du système de motorisation 1 décrits ci-avant permettent de mettre en œuvre un procédé de lubrification et de refroidissement dans lequel on lubrifie, au moins, le bas-moteur 7, par mise en circulation du lubrifiant dans le circuit de lubrification 105 à l'aide de la pompe 103, et dans lequel on lubrifie et on refroidit le haut-moteur 5, par mise en circulation d'un liquide mixte dans le circuit mixte 9, à l'aide des moyens de pompage 34.
Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes définis ci- avant peuvent être appliquées à tous les modes de réalisation et variantes définis ci- avant, pour autant que techniquement possible, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Système de motorisation (1 ) pour un véhicule automobile, le système comprenant :
- un moteur à combustion interne (3), qui comprend un haut-moteur (5) et un bas- moteur (7) accouplés, et
- un circuit de lubrification (105) du bas-moteur,
alors que le système de motorisation (1 ) comprend en outre un circuit mixte (9) de refroidissement et de lubrification, qui est fluidiquement séparé du circuit de lubrification (105) du bas-moteur (7) et qui comprend :
- une branche de lubrification (1 1 ) du haut-moteur (5) et
- une branche de refroidissement (13) du haut-moteur, qui est en dérivation avec la branche de lubrification du haut-moteur ;
caractérisé en ce que le circuit mixte (9) comprend également une branche de refroidissement (15) du bas-moteur (7).
2. - Système de motorisation (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que :
- la branche de lubrification (1 1 ) du haut-moteur (5) comprend un réseau interne de lubrification (25), qui s'étend dans le haut-moteur, de façon à lubrifier des liaisons mécaniques du haut-moteur, et
- la branche de refroidissement (13) du haut-moteur comprend un réseau interne de refroidissement (27), qui s'étend dans le haut-moteur, de façon fluidiquement séparée du réseau interne de lubrification et de façon à refroidir des organes mécaniques du haut-moteur.
3. - Système de motorisation (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la branche de lubrification (1 1 ) du haut-moteur (5) et la branche de refroidissement (13) du haut-moteur confluent à un embranchement (19) du circuit mixte (9), l'embranchement (19) étant situé en aval du réseau interne de lubrification (25) et du réseau interne de refroidissement (27).
4. - Système de motorisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de motorisation (1 ) comprend des moyens de pompage communs (34) pour la branche de refroidissement (13) du haut-moteur (5) et pour la branche de lubrification (1 1 ) du haut-moteur (5).
5. - Système de motorisation (1 ) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de pompage communs (34) comprennent une pompe bi-étagée, qui comprend :
- un premier étage de pompage (37) induisant un premier débit (D37) et une première pression (P37) dans la branche de lubrification (1 1 ) du haut-moteur (5),
- un deuxième étage de pompage (39) induisant un deuxième débit (D39) et une deuxième pression (P39) dans la branche de refroidissement (13) du haut-moteur, le deuxième débit étant supérieur au premier débit et la deuxième pression étant inférieure à la première pression, et
- un actionneur commun (41 ) d'entraînement du premier étage de pompage et du deuxième étage de pompage, l'actionneur commun étant préférentiellement un moteur électrique.
6. - Système de motorisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la branche de refroidissement (15) du bas-moteur (7) est en dérivation de la branche de refroidissement (13) du haut-moteur (5).
7. - Système de motorisation (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- le système de motorisation comprend un compresseur (35), qui équipe le moteur à combustion interne (3), et qui est conçu pour compresser, au moins en partie, un fluide d'admission destiné au remplissage de cylindres du bas-moteur (7), et
- le circuit mixte (9) comprend une branche de refroidissement (17) du compresseur, laquelle est préférentiellement en dérivation de la branche de refroidissement (13) du haut-moteur (5).
8. - Système de motorisation (1 ) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de motorisation comprend un circuit de lubrification (1 15) du compresseur, qui est fluidiquement séparé du circuit mixte (9).
9.- Procédé de lubrification et de refroidissement d'un système de motorisation (1 ) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
- une étape de lubrification du bas-moteur (7), par mise en circulation d'un lubrifiant dans le circuit de lubrification (105) du bas-moteur, et - une étape de lubrification et de refroidissement du haut-moteur (5), par mise en circulation d'un liquide mixte dans le circuit mixte (9), le liquide mixte étant de composition différente de celle du lubrifiant.
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