ARCHITECTURE DE POMPES POUR MOTEUR THERMIQUE ET PROCEDE DE COMMANDE DES POMPES A HUILE ET A EAU. [0001] La présente invention concerne un moteur thermique muni de pompes (pompe à huile, pompe à vide et pompe à eau) et plus particulièrement l'implantation desdites pompes et la commande des pompes à huile et à eau. [0002] Un moteur thermique comporte plusieurs pompes ayant chacune une fonction différente. La pompe à huile permet de lubrifier certains éléments en mouvement du moteur; elle est généralement implantée dans un carter, appelé carter d'huile, située sous le carter cylindres. La pompe à eau assure la circulation d'un liquide de refroidissement (appelé par habitude de l'eau, bien qu'il s'agisse d'un mélange d'eau et d'adjuvants); elle est fixée sur le carter cylindres et entrainée à l'aide d'une courroie reliée à une poulie solidaire du vilebrequin. La pompe à vide a plusieurs fonctions parmi lesquelles l'assistance au freinage et l'orientation des ailettes de la turbine du turbocompresseur; elle est fixée généralement en bout d'arbre à cames. Ces pompes sont appelées des pompes "attelées" car elles sont entrainées mécaniquement par le moteur, bien que la pompe à vide, et rarement la pompe à huile, puissent être entrainées électriquement. Ces pompes sont à débit variable en fonction des conditions de fonctionnement du moteur. Par exemple, il est nécessaire de bien contrôler la température du moteur et, à cette fin, le débit du liquide de refroidissement est ajusté en fonction de la température du moteur. [0003] Les dimensions du compartiment moteur tendent à diminuer et ce compartiment est de plus en plus encombré par des accessoires qui équipent maintenant la plupart des véhicules, par exemple les climatiseurs. Il est alors nécessaire de modifier l'architecture des moteurs pour gagner de la place dans le compartiment moteur. De plus, une architecture plus compacte entraine une diminution de poids et une augmentation en efficacité du moteur, diminuant ainsi les rejets de polluants comme le gaz carbonique. [0004] Des solutions ont déjà été proposées pour l'entrainement des équipements auxiliaires de moteurs thermiques. Par exemple, le brevet FR1559426 décrit un mécanisme d'entrainement des équipements auxiliaires selon lequel ces équipements sont montés par paires opposées, chacune des paires étant entrainée par un seul arbre et par un seul pignon. Ainsi, la pompe à vide et la pompe à huile sont montées sur un même arbre. Il en est de même d'une pompe hydraulique et d'un régulateur. [0005] Le brevet EP0052760 B1 décrit un moteur thermique dans lequel la pompe à huile et la pompe à eau sont actionnées à l'aide d'un 10 même arbre et l'entrainement de ces pompes est agencé de manière à obtenir un encombrement réduit. [0006] Le document DE 27 05 090 concerne également un moteur thermique dont la pompe à huile et la pompe à eau ont un arbre d'entrainement commun. 15 [0007] Ces documents n'apportent que des solutions partielles à la réduction de l'encombrement des pompes d'un moteur thermique, la présente invention fournissant une solution plus complète. [0008] De façon plus précise, l'invention concerne un moteur thermique comprenant un carter cylindres et un vilebrequin relié à une poulie 20 pour l'entrainement d'accessoires, ledit moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte: - un arbre supplémentaire fixé sur ledit carter cylindres et entrainé par ledit vilebrequin; - une pompe à vide, une pompe à huile et une pompe à eau, lesdites 25 pompes pouvant être actionnées par ledit arbre supplémentaire; - des moyens pour faire varier les débits délivrés par au moins la pompe à huile et la pompe à eau; - un système de commande desdits moyens de variation de débits ; et - des moyens de pilotage dudit système de commande. 30 Lesdits moyens pour faire varier chacun des débits comporte au moins une vanne associée à chacune des pompes à huile et à eau. [0009] Selon un mode de réalisation avantageux: * lesdits moyens de commande de variation de débits comportent une électrovanne munie d'une entrée reliée à la pompe à vide et de deux sorties; * ladite électrovanne peut comporter une entrée reliée à la sortie de la pompe à vide et deux sorties reliées auxdits moyens de variation de débit; * lesdits moyens de commande comportent un élément pneumatique associé à ladite pompe à huile et à ladite pompe à eau, ledit élément ayant une entrée connectée à l'une des deux sorties de ladite électrovanne; * ledit élément pneumatique peut être une capsule pneumatique actionnée par la dépression fournie par ladite pompe à vide, ladite capsule actionnant 10 lesdits moyens pour faire varier le débit; [00010] La pompe à vide, la pompe à huile et la pompe à eau peuvent être localisées successivement dans cet ordre en partant de ladite poulie ou de la courroie de distribution. [00011] L'invention concerne également un procédé de commande du 15 fonctionnement d'une pompe à huile et d'une pompe à eau d'un moteur thermique muni d'une pompe à vide. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, la pompe à vide est utilisée pour commander les débits fournis par la pompe à huile et par la pompe à eau. [00012] Lorsque le moteur tourne, la pompe à vide fonctionne 20 continuellement ce qui crée une dépression à sa sortie, et les débits fournis par la pompe à huile et la pompe à eau sont commandés à l'aide de ladite dépression. [00013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit de plusieurs modes de 25 réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés et sur lesquels : - la figure 1 montre une partie d'un moteur thermique muni de façon classique de ses différentes pompes; - la figure 2 représente schématiquement une vue de dessus du 30 moteur thermique, des pompes à huile, à eau et à vide et un système de commande de débit variable commun; - la figure 3 représente un mode de réalisation d'architecture des différentes pompes; - les figures 4 illustrent un système de commande de débit variable du circuit d'eau; et - la figure 5 représente un mode de réalisation de la commande des pompes à huile et à eau à partir de la pompe à vide. [00014] Sur la figure 1 qui montre une architecture selon l'art antérieur, une partie 10 d'un moteur thermique comporte une poulie 11 fixée à l'une des deux extrémités du vilebrequin. Cette poulie actionne avec l'aide d'une courroie 12 divers accessoires parmi lesquels une pompe à huile 13 dont la crépine 14 est située dans le carter d'huile (non représenté) situé en dessous du carter cylindres 15. La courroie actionne également une pompe à eau 16. La référence 17 représente le collecteur d'entrée d'eau. La pompe à vide n'est pas visible sur cette figure: elle est située en bout d'arbre à cames de l'autre coté du moteur. Ces trois pompes sont dites "attelées" car elles sont actionnées par le moteur thermique. L'implantation de ces pompes n'est pas optimale. De plus, le débit délivré par chacune de ces pompes attelées dépend du régime moteur. [00015] La présente invention permet d'optimiser l'implantation des pompes et le débit délivré par chacune d'elles. [00016] La figure 2 représente schématiquement, vus de haut, un moteur thermique 20, une pompe à vide 21, une pompe à huile 22 et une pompe à eau 23. Ces pompes sont actionnées par un même arbre 24 fixé par deux bras 25 et 26 au carter cylindres 27 du moteur 20. Selon un autre mode de réalisation, l'arbre 24 pourrait être avantageusement intégré au carter cylindres. L'arbre 24 est entrainé en rotation par une courroie de distribution 28 elle -même reliée à une poulie 29 solidaire du vilebrequin 30 du moteur. Les pompes 21 à 23 sont entrainées en rotation par l'arbre commun 24 grâce à des systèmes de liaison à engrenages 31, 32 et 33. [00017] Le moteur comporte des moyens pour faire varier le débit délivré par les pompes. Ces moyens comportent des vannes 34 et 35 pour la pompe à vide 21, une vanne 36 pour la pompe à huile 22 et une vanne 37 pour la pompe à eau 23. La pompe à eau 23 est reliée au collecteur d'entrée d'eau 19. La pompe à vide 21 comportent deux sorties, l'une étant reliée à l'entrée de la vanne 34 et l'autre sortie étant reliées à l'entrée de la vanne 35. 5 La sortie de la vanne 34 est connectée au circuit de vide primaire alors que la sortie de la vanne 35 est connectée au circuit de vide secondaire. Concernant la pompe à huile 22, sa sortie est reliée à l'entrée de la vanne 36 et la sortie de la vanne 36 est connectée à l'entrée d'huile dans le carter cylindres. La flèche 38 représente l'entrée d'huile dans la pompe à huile, 10 huile provenant de la crépine située dans le carter d'huile. [00018] De façon avantageuse, les vannes 34 à 37 sont réunies dans un même boitier et commandées par un système commun 39 permettant d'ajuster le débit délivré par au moins la pompe à huile 32 et la pompe à eau 33. Par exemple, le degré d'ouverture de chacune des vannes 34 à 37 peut 15 être commandé par un moteur électrique pas à pas qui ferme ou ouvre une lumière (par exemple un clapet de vanne) au niveau du passage du fluide, avec autant de moteurs électriques et de lumières qu'il y a d'interfaces de fluide, le tout étant commandé électriquement et indépendamment pour assurer un bon contrôle du débit variable de chaque fluide. Il est aussi 20 possible de n'utiliser qu'un seul moteur électrique pas à pas commandant indépendamment chaque interface de fluide, via le pilotage fin des degrés d'ouverture/fermeture des vannes. Le système commun 39 est contrôlé par des moyens de pilotage constitués principalement par le calculateur moteur 40 relié par une liaison électrique 41 au système commun 39. 25 [00019] La figure 3 représente une partie du moteur thermique 20 avec la courroie de distribution 28, la pompe à vide 21 située à proximité immédiate de la courroie de distribution 28, puis la pompe à huile 22 avec sa crépine 42, puis la pompe à eau 23. Cette dernière est située de préférence en dernier (en partant de la courroie de distribution) en raison de sa 30 connexion avec le collecteur d'entrée d'eau 19. La pompe à huile est en position centrale et les pompes se suivent immédiatement l'une après l'autre.
Cette architecture est particulièrement avantageuse car elle permet de réduire l'espace occupé par les pompes. [00020] Les figures 4 illustrent un exemple de commande de débit variable du circuit d'eau. Sur ces figures, la pompe à eau 23 reçoit l'eau du 5 collecteur d'eau 19. La sortie 43 de la pompe à eau est reliée à la vanne 37 commandée par le système commun 39 de commande de débit. Ce dernier est piloté par le calculateur moteur 40. Sur la figure 4a, un débit prédéterminé est autorisé, la vanne étant ouverte de façon contrôlée, laissant l'eau pénétrer dans le carter cylindres 27, alors que sur la figure 4b le débit 10 d'eau n'est pas autorisé, la vanne 37 étant fermée, coupant ainsi la circulation d'eau dans le moteur. [00021] La figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation selon lequel la dépression créée en sortie 50 de la pompe à vide 21 est utilisée pour la commande de la pompe à huile 22 et de la pompe à 15 eau 23. Dans ce mode de réalisation, la pompe à vide fonctionne de façon continue lorsque le moteur est en marche. La sortie 50 de la pompe à vide 21 est reliée à une double électrovanne 51 à deux sorties 52 et 53. L'électrovanne 51 est pilotée par un ordinateur 54 (par exemple l'ordinateur du contrôle moteur). La sortie 52 ou 53 est connectée par une conduite, 20 respectivement 55 ou 56, à l'entrée d'une capsule pneumatique respectivement 57 ou 58. De façon schématique, une capsule pneumatique comporte une membrane souple qui sépare deux chambres dans lesquelles peuvent régner des pressions (ou dépressions) différentes, la position de la membrane dépendant de la différence de pression entre les deux chambres.
25 Le déplacement de la membrane entraine le déplacement d'un levier solidaire de la membrane. La sortie de la pompe à eau 23 comporte une vanne 59 dont l'ouverture est commandée par un levier 60, le déplacement du levier dépendant du mouvement de la membrane de la capsule 57. De même la sortie de la pompe à huile 22 comporte une vanne 61 dont 30 l'ouverture est commandée par un levier 62, le déplacement du levier dépendant du mouvement de la membrane de la capsule 58. Le déplacement du levier 60 ou 62 est ainsi actionné par la dépression régnant à la sortie, respectivement 52 ou 53, de l'électrovanne 51. On peut ainsi commander de façon précise le degré d'ouverture de la vanne 59 ou 61 et donc le débit variable de la pompe à huile et/ou le débit variable de la pompe à eau. Selon le mode de réalisation de la figure 5, la dépression fournie à la sortie de la pompe à vide est, séparément pour la pompe à huile et la pompe à eau, ajustée à une valeur de dépression indiquée par le calculateur de contrôle moteur 54, la valeur indiquée par le calculateur dépendant des conditions de fonctionnement du moteur et des conditions d'utilisation du véhicule. Par exemple, concernant la pompe à eau, le débit d'eau à sa sortie est ajusté à une valeur minimale (qui peut être zéro) lorsque le moteur est froid et à une valeur prédéterminée lorsque la température du moteur a atteint sa valeur de fonctionnement en régime de croisière. Le pilotage du débit d'eau peut donc être effectué pour faire varier le débit de 0 à 100%. Concernant le débit fourni par la pompe à huile, il est fonction du besoin de lubrification qui peut varier de 15 ou 20% à 100%, en fonction principalement de la charge des différents organes consommateurs d'huile. [00022] Les vannes 59 et 61 peuvent être d'un type connu, par exemple du type comportant un clapet ou un boisseau. L'avantage procuré par l'utilisation de l'électrovanne double 51, à une entrée et deux sorties, est un gain de place, mais bien entendu si le gain de place n'est pas une priorité, elle pourrait être remplacée par deux électrovannes séparées, l'une associée à la pompe à huile et l'autre à la pompe à eau. [00023] L'invention présente des avantages, parmi lesquels un gain de place dans le compartiment moteur du véhicule et une diminution des émissions de gaz polluants. En effet, sans compter l'utilisation d'une électrovanne double, l'empilage des pompes permet de gagner de l'espace en bout de vilebrequin, d'où une réduction de la longueur du moteur. Il permet aussi de libérer la place de la pompe à vide située habituellement en bout d'arbre à cames, procurant ainsi de l'espace pour, par exemple, le système d'admission d'air ou pour implanter une pompe à gazole haute pression. L'empilage des trois pompes et l'utilisation d'un seul arbre pour les actionner permet aussi d'améliorer le rendement du moteur et donc de produire moins de gaz carbonique toxique.