FR2931875A1

FR2931875A1 - Rechauffage d'huile de lubrification d'un moteur thermique a turbocompresseur

Info

Publication number: FR2931875A1
Application number: FR0853519A
Authority: FR
Inventors: Ber Nicolas Le
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-04
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: FR2931875B1

Abstract

Dispositif de réchauffage d'huile de lubrification dans un moteur thermique (10) comportant au moins un turbocompresseur (20) d'air d'admission, ladite huile de lubrification circulant dans un circuit de lubrification du moteur comprenant une pompe (11 ) à huile et un filtre (12) à huile. Selon l'invention, ledit dispositif de réchauffage comprend un conduit de circulation d'huile traversant le corps dudit turbocompresseur (20), ledit conduit présentant un orifice (27) d'entrée d'huile relié à la sortie de la pompe (11) à huile et un orifice (28) de sortie d'huile relié à l'entrée du filtre (12) à huile. Application aux moteurs thermiques à turbocompresseur.

Description

RECHAUFFAGE D'HUILE DE LUBRIFICATION D'UN MOTEUR THERMIQUE A TURBOCOMPRESSEUR

[0001 ] La présente invention concerne le réchauffage d'huile de lubrification dans un moteur thermique comportant au moins un turbocompresseur d'air d'admission.

[0002] Les contraintes liées à l'environnement, en particulier l'application de nouvelles normes européennes concernant les gaz à effet de serre, requièrent de la part des constructeurs automobiles de constants efforts pour abaisser les émissions de CO2 au seuil demandé.

[0003 ] L'une des solutions pour réduire la production de CO2 par les moteurs thermiques consiste à augmenter leur rendement en diminuant les pertes mécaniques générées par frottement entre les différentes pièces du moteur, en particulier lors du démarrage à froid. En effet, la viscosité de l'huile de lubrification étant plus élevée à froid qu'à chaud, on comprend que les pertes par frottement soient plus importantes durant la phase de chauffe du moteur. II en résulte alors une augmentation de la consommation en carburant et la formation d'une quantité supplémentaire de CO2.

[0004 ] Les constructeurs automobiles travaillent actuellement sur des solutions dites de gestion thermique permettant par différents dispositifs d'accélérer la montée en température de l'eau de refroidissement et/ou de l'huile de lubrification afin de réduire rapidement les pertes par frottement. Parmi les solutions proposées, on peut citer la pompe à eau électrique qui permet de piloter le débit d'eau dans le moteur thermique, et le refroidissement divisé, ou Split Cooling , qui consiste à séparer les débits d'eau du carter cylindre et de la culasse de manière à favoriser la montée en température. [0005] La demande de brevet français n ° 2 896 531 propose une autre solution dans le contexte d'un moteur thermique comprenant un turbocompresseur d'air d'admission. Selon cette solution, la montée en température de l'huile de lubrification est accélérée grâce à un circuit de dérivation à débit contrôlé disposé parallèlement au circuit de lubrification des paliers du turbocompresseur. De cette manière, on peut, lorsque cela est nécessaire, notamment au démarrage à froid du moteur, augmenter le débit d'huile traversant le corps du turbocompresseur et se réchauffant à son contact.

[0006] Dans ce dispositif connu, l'huile de lubrification circule selon un circuit io classique, c'est-à-dire depuis la rampe d'alimentation principale du moteur vers le bac à huile situé dans le bas du carter cylindre, avec cependant l'inconvénient que l'huile le long de son trajet en aval du turbocompresseur peut se refroidir à nouveau, diminuant ainsi l'efficacité du dispositif.

[0007] Aussi, un but de l'invention est de proposer un dispositif de réchauffage 15 d'huile de lubrification qui permettrait de remédier à l'inconvénient du dispositif connu de la demande de brevet français précitée en garantissant un meilleur rendement de l'opération de réchauffage de l'huile.

[0008] Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à un dispositif de réchauffage d'huile de lubrification dans un moteur thermique comportant au 20 moins un turbocompresseur d'air d'admission, ladite huile de lubrification circulant dans un circuit de lubrification du moteur comprenant une pompe à huile et un filtre à huile, remarquable en ce que ledit dispositif de réchauffage comprend un conduit de circulation d'huile traversant le corps dudit turbocompresseur, ledit conduit présentant un orifice d'entrée d'huile relié à la 25 sortie de la pompe à huile et un orifice de sortie d'huile relié à l'entrée du filtre à huile. [0009 ] Ainsi, dans le dispositif de l'invention, toute l'huile de lubrification sortant de la pompe à huile traverse d'abord le corps du turbocompresseur où elle est réchauffée par la chaleur dégagée par les gaz d'échappement réchauffant le corps du turbocompresseur. En effet, les gaz sortent à une température élevée très rapidement après le démarrage, et donc réchauffent le corps du turbocompresseur, et par conséquence, l'huile qui circule dans celui-ci.

[ooi o ] Puis, l'huile réchauffée passe dans le filtre à huile pour atteindre la rampe d'alimentation du moteur en suivant le trajet classique de lubrification. Ce trajet est l'inverse de celui emprunté dans le dispositif de réchauffage connu de la demande de brevet français précitée. II est également plus court, ce qui limite le risque de refroidissement de l'huile avant qu'elle n'entre dans le moteur pour lubrifier l'arbre à cames et les autres organes, d'où un meilleur rendement de l'huile réchauffée. Comme les paliers sont étanches par rapport au corps du turbocompresseur, l'huile traversant le corps ne circule pas immédiatement dans les paliers, elle doit d'abord passer dans le filtre à huile et revenir vers le turbocompresseur selon le circuit habituel de lubrification.

[ooi 1 ] Le dispositif de réchauffage conforme à l'invention présente plusieurs avantages. II est simple à mettre en place, et permet de réchauffer l'huile plus rapidement que sur un moteur atmosphérique conventionnel. Enfin, il permet de refroidir le turbocompresseur lui-même en cas d'utilisation extrême et peut donc remplacer le circuit de refroidissement à eau, lorsqu'il existe.

[0012 ] II peut se produire que, dans certaines conditions, il soit nécessaire de refroidir l'huile entrant dans le moteur afin de conserver ses qualités de lubrification, en particulier hors des phases de démarrage à froid. L'invention prévoit alors que l'orifice de sortie dudit conduit est relié à l'entrée du filtre à huile par l'intermédiaire d'un refroidisseur d'huile apte à refroidir ladite huile de lubrification lorsque la température de l'huile atteint une valeur critique. [0013] Selon un mode de réalisation, ledit refroidisseur d'huile est un échangeur de chaleur alimenté par le liquide de refroidissement du moteur.

[0014] En particulier, ledit échangeur de chaleur est alimenté en liquide de refroidissement par une vanne, par exemple du type électrovanne, commandée à l'ouverture lorsque la température de l'huile atteint ladite valeur critique.

[0015] L'invention concerne également un turbocompresseur d'air d'admission d'un moteur thermique, remarquable en ce que le corps dudit turbocompresseur comporte un conduit de circulation d'huile de lubrification du moteur, un orifice d'entrée dudit conduit étant destiné à être relié à la sortie d'une pompe à huile du circuit de lubrification du moteur et un orifice de sortie dudit conduit étant destiné à être relié à l'entrée d'un filtre à huile dudit circuit de lubrification.

[0016] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.

[ooi 7] La figure 1 est un schéma d'un moteur thermique à turbocompresseur comprenant un dispositif de réchauffage d'huile de lubrification conforme à l'invention. [0018] La figure 2 est une vue en coupe du corps du turbocompresseur de la figure 1.

[0019] La figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du dispositif de réchauffage d'huile de lubrification de la figure 1. [0020 ] Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un moteur thermique 10, essence ou diesel, comportant un turbocompresseur 20 de l'air d'admission.

[0021 ] L'huile de lubrification du moteur circule le long d'un circuit indiqué par les flèches en trait plein, comprenant, de manière habituelle, une pompe 11 à huile permettant d'acheminer l'huile depuis le bac à huile en bas du carter cylindre vers les organes du moteur devant être lubrifiés dans la culasse, notamment l'arbre à cames. Avant d'entrer dans la rampe 13 d'alimentation, l'huile traverse un filtre 12 à huile. [0022] Les paliers du turbocompresseur 20 sont classiquement lubrifiés par une circulation d'huile, représentée par les flèches en traits pointillés, provenant de la rampe 13 d'alimentation et retournant au bac à huile, non représenté.

[0023] On peut voir sur la figure 1 que le trajet emprunté par l'huile de lubrification entre la pompe 11 et le filtre 12 traverse le corps du turbocompresseur 20, ceci de façon à réchauffer l'huile grâce à la chaleur dégagée par les paliers. Lors des démarrages à froid du moteur, l'huile se réchauffe plus rapidement et les pertes par frottement diminuent en conséquence. Le résultat est un gain en consommation de carburant qui se traduit par une diminution de la quantité de CO2 émis.

[0024] La figure 2 est une coupe du turbocompresseur 20 montrant un corps 21 comprenant un arbre 22 et un palier 23. Le palier 23 est lubrifié par une circulation d'huile entrant dans le corps 21 par un passage 24 d'entrée relié à la rampe 13 d'alimentation et sortant du corps 21 par un passage 25 de sortie en direction du bac à huile. [0025] Le corps 21 est également traversé par un conduit 26 de circulation d'huile dont un orifice 27 d'entrée est relié à la pompe 11 à huile et dont un orifice 28 de sortie est relié au filtre 12 à huile. On comprend dans cette configuration que lorsque le turbocompresseur 20 fonctionne, les frottements de l'arbre 22 sur le palier 23 produisent de la chaleur qui chauffe le corps 21, lequel réchauffe à son tour par contact thermique l'huile circulant dans le conduit 26.

[0026] Il a été indiqué plus haut que le principal intérêt d'un dispositif de réchauffage d'huile est de diminuer les pertes par frottement lors des io démarrages à froid. Rappelons à ce propos qu'un autre intérêt d'un tel dispositif est de pouvoir refroidir le turbocompresseur 20 lui-même, ceci sans avoir besoin de recourir à un circuit de refroidissement à eau dédié à cette fonction.

[0027] Aussi, en dehors des périodes de chauffe du moteur, il est avantageux 15 de pouvoir refroidir l'huile après traversée du corps 21 du turbocompresseur afin de retrouver de meilleures qualités de lubrification.

[0028] A cet effet, on peut utiliser le dispositif montré sur la figure 3 dans lequel un refroidisseur 30 d'huile est interposé entre l'orifice 28 de sortie du conduit 26 et le filtre 12 à huile. Le refroidisseur 30 a pour fonction de refroidir l'huile 20 de lubrification lorsque la température atteint une valeur critique donnée au-delà de laquelle les qualités lubrifiantes de l'huile sont considérées comme dégradées.

[0029] Avantageusement, le refroidisseur 30 d'huile est un échangeur de chaleur alimenté en liquide de refroidissement par le réseau 32 de 25 refroidissement du moteur. [0030] L'alimentation de l'échangeur 30 de chaleur est contrôlée par une vanne 31, en l'occurrence du type électrovanne, commandée à l'ouverture lorsque la température de l'huile a atteint la valeur critique.

[0031] Dès que cette valeur critique est atteinte, on ouvre la vanne 31 alimentant en liquide de refroidissement l'échangeur 30 afin de réguler la température de l'huile en sortie du turbocompresseur 20. Ainsi, l'huile n'est refroidie que lorsque cela est nécessaire.10

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de réchauffage d'huile de lubrification dans un moteur thermique (10) comportant au moins un turbocompresseur (20) d'air d'admission, ladite huile de lubrification circulant dans un circuit de lubrification du moteur comprenant une pompe (11) à huile et un filtre (12) à huile, caractérisé en ce que ledit dispositif de réchauffage comprend un conduit (26) de circulation io d'huile traversant le corps (21) dudit turbocompresseur (20), ledit conduit présentant un orifice (27) d'entrée d'huile relié à la sortie de la pompe (11) à huile et un orifice (28) de sortie d'huile relié à l'entrée du filtre (12) à huile.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'orifice (28) de sortie dudit conduit (26) est relié à l'entrée du filtre (12) à huile par l'intermédiaire d'un 15 refroidisseur (30) d'huile apte à refroidir ladite huile de lubrification lorsque la température de l'huile atteint une valeur critique.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit refroidisseur d'huile est un échangeur (30) de chaleur alimenté par le liquide de refroidissement du moteur. 20
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ledit échangeur (30) de chaleur est alimenté en liquide de refroidissement par une vanne (31) commandée à l'ouverture lorsque la température de l'huile atteint ladite valeur critique.
5. Turbocompresseur (20) d'air d'admission d'un moteur thermique (10), 25 caractérisé en ce que le corps (21) dudit turbocompresseur comporte un conduit ((26) de circulation d'huile de lubrification du moteur, un orifice (27)d'entrée dudit conduit étant destiné à être relié à la sortie d'une pompe (11) à huile du circuit de lubrification du moteur et un orifice (28) de sortie dudit conduit étant destiné à être relié à l'entrée d'un filtre (12) à huile dudit circuit de lubrification.
6. Ensemble constitué par un moteur thermique associé à un turbocompresseur selon la revendication 5.